成果介绍

光伏器件中的光电流产生主要依赖于p-n结或肖特基势垒界面，其光电效率受肖克利-奎塞尔（SQ）极限的限制。近年来的研究表明，在非中心对称的晶体材料中普遍存在着被称为体光伏效应的非线性光学现象，即单一组分的晶体材料能在无外场及无空间不均匀性的条件下自发地导致光生电子与空穴分离，从而产生光电流。这种与界面无关的光伏效应有望打破SQ极限，从而提高光伏器件的能量转换效率，并获得超过材料带隙的光生电压。

有鉴于此，近日，中国科学技术大学曾华凌教授和龚明教授（共同通讯作者）等合作报道了2D铁电CuInP₂S₆中的体光伏效应，其光电流密度比传统的块材铁电钙钛矿氧化物高两个数量级。体光伏效应与2D CuInP₂S₆中的室温极性排序相关。此外，本文还展示了从2D到3D体光伏效应的交叉，观察到当2D材料的厚度超过40 nm左右的自由路径长度时，光电流密度会急剧下降。这项研究工作突出了超薄2D铁电材料在第三代光伏电池中的潜在应用。

图文导读 

图1. 2D铁电CIPS中的体光伏效应。 

图2. 2D BPVE器件中的可切换的光伏效应。 

图3. CIPS中BPVE的温度和功率依赖性。 

图4. 2D CIPS器件中的能带排列。 

图5. BPVE的维数因子。

文献信息

Enhanced bulk photovoltaic effect in two-dimensional ferroelectric CuInP₂S₆

(Nat. Commun., 2021, DOI:10.1038/s41467-021-26200-3)

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26200-3

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