微电子所等在二维材料异质结构光电器件研究中取得进展
半导体光伏结构因其能够有效地将太阳能转化为电能，被认为是实现清洁能源的重要途径。然而早在1961年，美国科学家肖克莱、德国科学家凯赛尔便提出光伏单元的效率由于难以避免的损耗而存在理论极限。其中，由于光子吸收和再辐射导致的自发辐射损耗最为关键，这种损耗正比于自发辐射立体角和太阳光立体角的比值。太阳光的立体角仅为6x10-5球面度，而自发辐射的立体角为4π球面度。这种损耗使得传统光伏单元的开路电压降低300毫伏以上，极大降低了光伏单元的效率。
近年来，新兴的二维层状半导体材料因其可通过厚度变化调控能带结构，同时通过独特的范德瓦耳斯结构实现灵活的异质集成功能设计、构筑高效率的光伏单元，而成为当前的研究热点。其中的关键科学问题是如何有效控制自发辐射损失，从而提高光伏单元的光吸收效率。此外，基于二维材料异质结光伏单元的效率极限及其相比于传统半导体光伏结构是否有优势尚不明确。
针对上述问题，贵州民族大学教授刘江涛和中国科学院微电子研究所研究员吴振华开展了系列理论研究，提出了利用单层二硫化钼构筑准一维光子晶体结构实现光子局域态的方案，并通过转移矩阵方法证明了该结构的光发射和吸收效率较单层二硫化钼提升2~3个量级[Scientific Reports, 7:16391, (2017)]，证明了通过金属微腔可实现二维光伏单元的宽光谱增强吸收[Nanotechnology, 29:14401 (2018)]。
最近联合研究团队提出了一种将二维材料异质结与契型金属微腔结合的新型光伏单元设计方案（如图所示）。该方案在极大增强二维异质光伏单元光吸收的同时，有效降低自发辐射立体角以及自发辐射立体角和太阳光立体角的比值，从而降低光子吸收和再辐射导致的损耗。理论计算证明，新型光伏单元吸收效率极限大约为传统光伏器件的1.1X倍。在此基础上，团队进一步提出了通过易于集成的普通光聚焦系统进行优化的方案，优化后的吸收效率可达到传统光伏单元在完美聚焦理论假设下的性能水平。由于自发辐射损失随着光伏单元厚度增加而增加，该研究基于二维材料的设计是当前趋于极限厚度的最佳方案。未来，技术成熟后新型二维光伏单元有望取代传统半导体光伏单元，具有广泛应用前景。
微电子所等在二维材料异质结构光电器件研究中取得进展相关推荐
- 一维二维_更高效的一维、二维材料过渡态搜索
前言 本文中,我们首先介绍如何使用NEB方法搜索过渡态,以及在NEB的结果的基础上,进一步提高精度优化出高精度.可验证的过渡态.本文以MoS2的一维条带(其中一个Mo原子被Co替代掺杂)为例进行演示. ...
- 二维ising模型概率c语言_盘点近几年在二维材料中发现的铁磁性
[引语] 二维材料:整理二维材料方面知识,让大家了解的更全面. 材料人现在已经推出了很多优质的专栏文章,所涉及领域也正在慢慢完善.有很多小伙伴已经加入了我们,但是还满足不了我们的需求,期待更多的优秀作 ...
- Vasp二维材料单胞基本计算范例
Vasp二维材料单胞基本计算范例,以InSe为例子. 总的来说,对于非磁性的简单二维材料体系,计算分为以下几步 1. 结构优化 2.静态计算 3.能带和态密度的计算 上面几个过程,实际需要改动的参数只 ...
- 非线性光纤光学_北京大学刘忠范院士/刘开辉教授等《自然·纳米技术》：光纤内二维材料的均匀生长实现超高非线性...
非线性光纤已被广泛应用于光学变频.超快激光和光通信等领域.在目前的制造技术中,非线性是通过将非线性材料注入到纤维或制造微结构纤维等途径来实现的.然而,这两种策略都存在低的光学非线性或设计灵活性差的问题 ...
- 国际首例！郭光灿团队在二维材料固态自旋色心室温操控取得突破
郭光灿院士团队在二维材料固态自旋色心领域取得重要进展. 该团队李传锋.唐建顺.王轶韬等人与匈牙利魏格纳物理研究中心的Adam Gali教授研究组合作,报道了六方氮化硼(hexagonal boron ...
- 二维材料异质结的纳米卷曲增强光电化学析氢反应
二维材料异质结的纳米卷曲增强光电化学 析氢反应(ACS) 文章目录 主要内容 动机 创新点 实验过程 积累 实验结果 启发 主要内容 一个由二硫化钼和二硫化钨构成的异质结纳米卷 动机 1. 利用太阳光 ...
- vue 二维数组_最近研究Vue源码时我发现的一些好玩函数
来源 | segmentfault.com/u/chinamasters 作者 | chinamasters 最近在深入研究vue源码,把学习过程中,看到的一些好玩的的函数方法收集起来做分享,希望对大 ...
- C语言试题二十三之编写一个函数void function(int tt[m][n],int pp[n]),tt指向一个m行n列的二维函数组，求出二维函数组每列中最小元素，并依次放入pp所指定一维数组中
1. 题目 请编写一个函数void function(int tt[m][n],int pp[n]),tt指向一个m行n列的二维函数组,求出二维函数组每列中最小元素,并依次放入pp所指定一维数组中.二 ...
- 【chatGPT】01 数组、二维数组在不同语言中的存储方式
问:数组在C++中的存储方式是什么?Java呢?Python呢?可以举例吗? C++ 在C++中,数组是连续分配的内存单元,具有相同的类型和大小. C++会将数组的第一个元素存储在指向数组的指针中,因 ...
最新文章
- 自动红眼移除算法 附c++完整代码
- Dropout也能自动化了，谷歌大神Quoc Le等人利用强化学习自动找寻模型专用Dropout...
- 简单配置jena在eclipse的开发环境
- jQuery选中该复选框来实现/全部取消/未选定/获得的选定值
- @keyframes—定义动画关键帧
- CSS HACK 区别 IE6、IE7、IE8、Firefox兼容性
- 电脑海尔电脑,海尔台式电脑好吗,海尔主机
- CCNA试验-NAT
- wpfbutton按钮禁用_wpfbutton按钮禁用_如何在WPF窗口中隐藏关闭按钮？
- android调用本地js文件上传,原生JS实现前端本地文件上传
- 使用lxml爬取豆瓣电影排行榜
- Windows 10 系统关闭自动更新
- 工作这些年 (zz)
- GAMS系列分享12—GAMS基础知识——模型和求解
- 把书塞进一个App！应用之星，一键制作属于自己的书架App
- 搭建WDS（Windows部署服务）
- 汉字点阵c语言程序,用c51单片机控制1616点阵显示汉字源代码
- win7电脑怎么提升开机速度？
- 解决idea maven reimport失效问题
- 数学黑洞(三)角谷猜想