AM, Πανεπιστήμιο Nanjing: Μια ευέλικτη συσκευή παραγωγής ενέργειας υψηλής τάσης που βασίζεται σε ασύμμετρο φωτοβολταϊκό καταρράκτη

Η αλληλομετατροπή μεταξύ φωτός και ηλεκτρισμού βρίσκεται στο επίκεντρο των οπτοηλεκτρονικών και φωτονικών εφαρμογών. Η μεγιστοποίηση της φωτοηλεκτρικής μετατροπής είναι ένας μακροπρόθεσμος στόχος και μπορεί να επιτευχθεί με την κατασκευή συσκευών με συγκεκριμένες δομές. Σε αυτό το πλαίσιο, είναι εξαιρετικά σημαντικό να συλλέγουμε οπτική ακτινοβολία σε μια συγκεκριμένη περιοχή και να τη μετατρέπουμε σε ένα λειτουργικό διηλεκτρικό με υψηλό ηλεκτρικό δυναμικό για να οδηγεί μια απόκριση σε ένα καθαρό ηλεκτρικό πεδίο.

Οι Lei Zhang et al. στο Πανεπιστήμιο του Nanjing έχουν σχεδιάσει μια τεχνική νανοκατασκευής που διαθέτει διπλή αυτοευθυγράμμιση και την εφάρμοσαν στην κατασκευή ασύμμετρων συστοιχιών ετεροσύνδεσης που μοιάζουν με ζέβρα.

Οι συγγραφείς ετοίμασαν ένα νέο ασύμμετρο, περιοδικό και προσανατολισμένο νανοσύνθετο υλικό που αποτελείται από λωρίδες χρυσού και αλουμινίου. Αυτή η διμεταλλική νανοδομή επιτρέπει την οργάνωση ετεροσυνδέσεων pn με ελεγχόμενο τρόπο στην κατεύθυνση ευθυγράμμισης. Φωτιζόμενες σειρές 5 x 4 mm2 μικρών ορθογώνιων λωρίδων μπορούν να δημιουργήσουν υψηλές τάσεις άνω των 100 V σε εύκαμπτα υποστρώματα. Το δυναμικό που δημιουργείται ανά μονάδα μήκους είναι έως 350 V-cm-1. Οι συγγραφείς αποδεικνύουν για πρώτη φορά ότι τέτοιες υψηλές τάσεις μπορούν να δημιουργηθούν από ένα αυτοτροφοδοτούμενο συμπαγές σύστημα-σε-ένα-τσιπ.

Τα ευρήματα των συγγραφέων διευκολύνουν τη μετατροπή μεταξύ φωτός και ηλεκτρισμού, φτάνοντας στο σημείο όπου η απόδοση των πιεζοηλεκτρικών και ηλεκτροοπτικών υλικών σε αυτοτροφοδοτούμενα έξυπνα όργανα μπορεί να ρυθμιστεί παρέχοντας ένα αρκετά μεγάλο ηλεκτροστατικό πεδίο.