Mmalite nke mmetụta fotovoltaic na superconducting YBa 2 Cu 3 O 6.96 ceramics

Daalụ maka ileta nature.com. Ị na-eji ụdị ihe nchọgharị nwere oke nkwado maka CSS. Iji nweta ahụmịhe kachasị mma, anyị na-akwado ka ị jiri ihe nchọgharị ọhụrụ emelitere (ma ọ bụ gbanyụọ ọnọdụ ndakọrịta na Internet Explorer). Ka ọ dị ugbu a, iji hụ na nkwado na-aga n'ihu, anyị na-egosipụta saịtị na-enweghị ụdị na Javascript.

Anyị na-akọpụta mmetụta fotovoltaic dị ịrịba ama na YBa2Cu3O6.96 (YBCO) seramiiki n'etiti 50 na 300 K kpaliri site na-acha anụnụ anụnụ-laser ìhè, nke metụtara kpọmkwem na superconductivity nke YBCO na YBCO-metallic electrode interface. Enwere ngbanwe polarity maka voltaji sekit mepere emepe Voc na obere sekit dị ugbu a Isc mgbe YBCO na-enweta mgbanwe site na superconducting gaa na steeti mgbochi. Anyị na-egosi na enwere ike eletrik gafee superconductor-normal metal interface, nke na-enye ike nkewa maka ụzọ abụọ eletrọn-oghere na-ebute foto. Ikike interface a na-esi na YBCO gaa na electrode metal mgbe YBCO na-arụ ọrụ nke ọma ma na-agbanye n'akụkụ nke ọzọ mgbe YBCO ghọrọ onye na-enweghị isi. Enwere ike jikọta mmalite nke ike ahụ ngwa ngwa na mmetụta nso nso na metal-superconductor interface mgbe YBCO na-arụ ọrụ nke ọma na uru ya bụ ~ 10-8 mV na 50 K na ike laser nke 502 mW / cm2. Nchikota nke p-ụdị ihe YBCO na steeti nkịtị na ụdị n-ụdị Ag-paste na-emepụta njikọ quasi-pn nke na-ahụ maka omume fotovoltaic nke ceramik YBCO na okpomọkụ dị elu. Nchọpụta anyị nwere ike imeghe ụzọ maka ngwa ọhụrụ nke ngwaọrụ foton-eletrọnịkị ma mee ka ìhè ọzọ pụta ìhè na mmetụta nso nso dị na superconductor-metal interface.

Igwefoto na-ebute foto na ndị na-ahụ maka okpomọkụ dị elu ka akọpụtala na mbido 1990 wee nyochaa nke ọma kemgbe ahụ, ma ọdịdị ya na usoro ya ka edoghị anya1,2,3,4,5. YBa2Cu3O7-δ (YBCO) ihe nkiri dị gịrịgịrị6,7,8, ọkachasị, a na-amụ nke ọma n'ụdị sel fotovoltaic (PV) n'ihi oghere ike ya na-agbanwe agbanwe9,10,11,12,13. Agbanyeghị, nguzogide dị elu nke mkpụrụ osisi na-eduga mgbe niile na nrụpụta ngbanwe dị ala nke ngwaọrụ ma na-ekpuchi njirimara PV mbụ nke YBCO8. N'ebe a, anyị na-akọpụta mmetụta fotovoltaic dị ịrịba ama kpatara site na-acha anụnụ anụnụ-laser (λ = 450 nm) ọkụ na YBa2Cu3O6.96 (YBCO) seramiiki n'etiti 50 na 300 K (Tc ~ 90 K). Anyị na-egosi na mmetụta PV na-emetụta ya na superconductivity nke YBCO na ọdịdị nke YBCO-metallic electrode interface. Enwere ntughari polarity maka voltaji sekit mepere emepe Voc na obere sekit dị ugbu a bụ Isc mgbe YBCO na-enweta mgbanwe site na usoro superconducting gaa na steeti mgbochi. A na-atụ aro na enwere ike eletrik gafee superconductor-normal metal interface, nke na-enye ike nkewa maka ụzọ abụọ eletrọn-oghere na-ebute foto. Ikike interface a na-esi na YBCO gaa na electrode metal mgbe YBCO na-arụ ọrụ nke ọma ma na-atụgharị gaa n'akụkụ nke ọzọ mgbe ihe nlele ahụ ghọrọ ihe na-adịghị mma. Enwere ike jikọta mmalite nke ikike ahụ na mmetụta dị nso14,15,16,17 na metal-superconductor interface mgbe YBCO na-arụ ọrụ na uru ya bụ ~ 10-8 mV na 50 K na ike laser nke 502 mW. /cm2. Ngwakọta nke ụdị p-ụdị YBCO na steeti nkịtị yana ụdị n-ụdị ihe Ag-paste, dịcha, njikọ quasi-pn bụ nke na-ahụ maka omume PV nke ceramik YBCO na oke okpomọkụ. Nleba anya anyị na-amụbawanye ìhè na mmalite nke mmetụta PV na elu okpomọkụ na-arụ ọrụ ceramik YBCO ma na-emeghe ụzọ maka ngwa ya na ngwa optoelectronic dị ka ngwa ngwa nchọpụta ọkụ na-agafe agafe wdg.

Ọnụ ọgụgụ 1a-c na-egosi na njirimara IV nke YBCO ceramic sample na 50 K. Na-enweghị ìhè ọkụ, voltaji gafee sample na-anọgide na efu na-agbanwe agbanwe ugbu a, dị ka a pụrụ ịtụ anya site a superconducting ihe. Mmetụta fotovoltaic doro anya na-apụta mgbe a na-eduzi ọkụ laser na cathode (Fig 1a): akụkụ IV nke kwekọrọ na I-axis na-aga ala na-abawanye ike laser. O doro anya na enwere voltaji na-ebute foto na-adịghị mma ọbụna na-enweghị ihe ọ bụla ugbu a (nke a na-akpọkarị voltaji sekit Voc). Mkpọda efu nke akụkụ IV na-egosi na ihe nlele ahụ ka na-arụ ọrụ n'okpuru ọkụ laser.

(a-c) na 300 K (e-g). A nwetara uru nke V(I) site na ịsachapụ ihe dị ugbu a site na -10 mA ruo +10 mA na oghere. Naanị akụkụ nke data nnwale ka ewepụtara maka idoanya. a, Njirimara voltaji ugbu a nke YBCO tụrụ ya na ntụpọ laser etinyere na cathode (i). Usoro IV niile bụ ahịrị kwụ ọtọ na-egosi na ihe nlele ahụ ka na-arụ ọrụ na irradiation laser. Usoro ahụ na-agbada site na ike laser na-abawanye, na-egosi na enwere ike na-adịghị mma (Voc) n'etiti voltaji abụọ na-eduga ọbụlagodi na efu ugbu a. Akpụkpọ ụkwụ IV adịghị agbanwe agbanwe mgbe a na-eduzi laser n'etiti etiti ihe nlele na ether 50 K (b) ma ọ bụ 300 K (f). Ahịrị kwụ ọtọ na-ebuli elu ka anode na-enwu (c). Egosiri ihe nlere nke igwe-superconductor junction na 50 K na d. Njirimara voltaji dị ugbu a nke steeti YBCO nkịtị na 300 K tụrụ ya na beam laser tụrụ aka na cathode na anode na-enye na e na g n'otu n'otu. N'adịghị ka nsonaazụ na 50 K, mkpọda na-abụghị efu nke ahịrị kwụ ọtọ na-egosi na YBCO nọ n'ọnọdụ nkịtị; ụkpụrụ nke Voc na-adịgasị iche na ike ọkụ n'akụkụ nke ọzọ, na-egosi usoro nkewa ụgwọ dị iche. A na-egosi nhazi ihu igwe enwere ike na 300 K na hj Ezigbo foto nke ihe nlele nwere ụzọ.

YBCO nwere oxygen na steeti superconducting nwere ike ịmịkọrọ ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ ụdị dị iche iche nke ìhè anyanwụ n'ihi ntakịrị ike ike ya (Eg) 9,10, si otú ahụ na-emepụta ụzọ abụọ electron-oghere (e-h). Iji mepụta voltaji sekit mepere emepe Voc site na nnabata nke photon, ọ dị mkpa ikewapụ foto emepụtara eh ụzọ abụọ tupu nchikota ya18. Voc na-adịghị mma, n'ihe gbasara cathode na anode dị ka egosiri na Fig. 1i, na-egosi na enwere ike eletrik n'ofe igwe-superconductor interface, nke na-ekpochapụ electrons na anode na oghere na cathode. Ọ bụrụ na nke a bụ ikpe, a ga-enwekwa ike na-atụ si superconductor na metal electrode na anode. N'ihi ya, a ga-enweta Voc dị mma ma ọ bụrụ na agbanyere ebe nlele nso anode. Ọzọkwa, e kwesịghị inwe voltaji na-ebute foto mgbe a na-atụ ntụpọ laser aka n'ebe dị anya site na electrodes. O doro anya na ọ bụ dịka a pụrụ ịhụ site na Fig 1b,c!.

Mgbe ntụpọ ọkụ na-esi na electrode cathode gaa n'etiti etiti ihe atụ (ihe dị ka 1.25 mm dị iche na interfaces), ọ dịghị mgbanwe nke akụkụ IV na ọ dịghị Voc nwere ike ịhụ na-arịwanye elu laser ruo oke uru dị (Fig 1b). . Dị ka o kwesịrị ịdị, enwere ike ịsị na nsonaazụ a bụ ntakịrị oge ndụ nke ndị na-ebu foto na enweghị ike nkewa na nlele. Enwere ike ịmepụta ụzọ abụọ electron oghere mgbe ọ bụla ihe nlele ahụ na-enwu, mana ọtụtụ n'ime ụzọ e-h ga-ekpochapụ ma ọ dịghị mmetụta fotovoltaic a na-ahụ ma ọ bụrụ na ntụpọ laser daa n'ebe dị anya site na nke ọ bụla n'ime electrodes. N'ịbụ ndị na-ebuga ntụpọ laser na electrodes anode, akụkụ nke IV na-ejikọta na axis I na-ebuli elu na-arịwanye elu laser (Fig 1c). Igwe eletrik arụnyere n'otu aka ahụ dị na nkwụsị igwe-superconductor na anode. Otú ọ dị, electrode dara na-ejikọta na ụzọ dị mma nke usoro ule oge a. A na-agbanye oghere ndị laser na-emepụta na ụzọ anode ma si otú a na-ahụ Voc dị mma. Nsonaazụ ewepụtara ebe a na-enye ihe akaebe siri ike na ọ dị n'ezie interface nwere ike na-atụ aka site na superconductor gaa na electrode metal.

Mmetụta fotovoltaic na YBa2Cu3O6.96 ceramics na 300 K gosipụtara na Fig. 1e-g. Na-enweghị ìhè ọkụ, IV curve nke sample bụ ogologo ahịrị na-agafe na mmalite. Ahịrị kwụ ọtọ a na-ebuli elu na nke mbụ na-abawanye ike laser na-agbapụta na cathode na-eduga (Fig 1e). Enwere ikpe abụọ na-amachi mmasị maka ngwaọrụ fotovoltaic. Ọnọdụ mkpirisi dị mkpirikpi na-eme mgbe V = 0. A na-akpọ ihe dị ugbu a na nke a dị ka mkpirisi sekit (Isc). Okwu mmachi nke abụọ bụ ọnọdụ mepere emepe (Voc) nke na-eme mgbe R→∞ ma ọ bụ nke dị ugbu a bụ efu. Ọnụ ọgụgụ 1e na-egosi n'ụzọ doro anya na Voc dị mma ma na-abawanye na ọkụ ọkụ na-arịwanye elu, n'ụzọ dị iche na nsonaazụ enwetara na 50 K; ebe a na-ahụ Isc na-adịghị mma ka ọ na-abawanye n'ịdị elu na ìhè ọkụ, àgwà omume nke mkpụrụ ndụ anyanwụ nkịtị.

N'otu aka ahụ, mgbe a na-atụnye ọkụ laser n'ebe dị anya site na electrodes, eriri V (I) na-adabere na ike laser ma ọ dịghị mmetụta fotovoltaic pụtara (Fig 1f). Yiri nha na 50 K, akụkụ IV na-aga n'akụkụ nke ọzọ ka a na-agbapụta electrode anode (Fig 1g). Nsonaazụ ndị a niile enwetara maka sistemụ tapawa YBCO-Ag a na 300 K nwere laser irradiated n'ọnọdụ dị iche iche nke nlele ahụ kwekọrọ na enwere ike ihu na nke ahụ hụrụ na 50 K.

Ọtụtụ n'ime electrons condense na Cooper ụzọ abụọ na superconducting YBCO n'okpuru ya mgbanwe okpomọkụ Tc. Mgbe ọ nọ na electrode metal, electrons niile na-anọgide n'ụdị otu. Enwere nnukwu njupụta gradient maka abụọ eletrọn na otu ụzọ abụọ Cooper n'akụkụ ihu igwe-superconductor. Ọtụtụ ndị na-ebu otu elektrọn n'ime ihe ọla ga-agbasa n'ime mpaghara superconductor, ebe ọtụtụ ndị na-ebu Cooper-pairs na mpaghara YBCO ga-agbasa na mpaghara igwe. Dị ka Cooper ụzọ abụọ na-ebukwu ụgwọ na inwe a ibu ngagharị karịa otu eletrọns na-agbasa site na YBCO n'ime dara mpaghara, atoms nke ọma na-ahapụrụ n'azụ, na-akpatara ọkụ eletrik na ohere ụgwọ mpaghara. E gosipụtara ntụzịaka nke mpaghara ọkụ eletrik na eserese schematic Fig. 1d. Ihe omume foton ọkụ n'akụkụ mpaghara ụgwọ ụgwọ ohere nwere ike ịmepụta eh pairs nke a ga-ekewa ma kpochaa na-emepụta fotocurrent na ntụgharị ihu n'ihu. Ozugbo eletrọnị ahụ siri na ebe a na-arụ ọrụ eletrik, a na-ejikọta ha na abụọ ma na-asọba na electrode nke ọzọ na-enweghị nkwụsị. N'okwu a, Voc na-emegide polarity nke edobere mbụ ma gosipụta uru na-adịghị mma mgbe eriri laser na-atụ aka na mpaghara gburugburu electrode na-adịghị mma. Site na uru nke Voc, enwere ike ime atụmatụ nke nwere ike gafee interface ahụ: ebe dị anya n'etiti abụọ voltaji na-eduga d bụ ​​~ 5 × 10−3 m, ọkpụrụkpụ nke metal-superconductor interface, di, kwesịrị ịbụ otu usoro nke ịdị ukwuu. dị ka nkwekọ ogologo nke YBCO superconductor (~ 1 nm) 19,20, were uru nke Voc = 0.03 mV, nwere ike Vms na metal-superconductor interface bụ. enyocha ya ka ọ bụrụ ~ 10-11 V na 50 K na ike laser nke 502 mW / cm2, na-eji nha anya,

Anyị chọrọ imesi ike ebe a na voltaji na-ebute foto enweghị ike ịkọwa ya site na mmetụta thermal foto. Achọpụtala ya n'ụzọ nnwale na ọnụọgụ Seebeck nke superconductor YBCO bụ Ss = 021. Ọnụ ọgụgụ Seebeck maka wires ụzọ ọla kọpa dị na nso Scu = 0.34-1.15 μV/K3. Okpomọkụ nke waya ọla kọpa na ntụpọ laser nwere ike ibuli elu site na obere 0.06 K na ike laser kachasị dị na 50 K. Nke a nwere ike ịmepụta ikike thermoelectric nke 6.9 × 10-8 V nke bụ iwu atọ dị ntakịrị karịa. Voc nwetara na Fig 1 (a). O doro anya na mmetụta thermoelectric dị ntakịrị iji kọwaa nsonaazụ nnwale. N'ezie, mgbanwe okpomọkụ n'ihi irradiation laser ga-apụ n'anya na-erughị otu nkeji ka e wee nwee ike ileghara onyinye sitere na mmetụta thermal anya n'enweghị nsogbu.

Mmetụta fotovoltaic a nke YBCO na ụlọ okpomọkụ na-egosi na usoro nkewa ụgwọ dị iche na-etinye aka ebe a. Superconducting YBCO na nkịtị steeti bụ p-ụdị ihe nwere oghere dị ka chaja carrier22,23, mgbe dara Ag-paste nwere àgwà nke ihe n-ụdị ihe. Yiri pn junctions, mgbasa nke electrons na ọlaọcha mado na oghere na YBCO seramiiki ga-etolite n'ime eletriki ubi na-atụ aka YBCO seramiiki na interface (Fig. 1h). Ọ bụ mpaghara ime ụlọ a na-enye ike nkewa ma na-eduga na Voc na-adịghị mma na Isc na-adịghị mma maka YBCO-Ag mado usoro na ụlọ okpomọkụ, dị ka e gosiri na Fig. 1e. N'aka nke ọzọ, Ag-YBCO nwere ike ịmepụta p-ụdị Schottky junction nke na-edugakwa na ike interface nwere otu polarity dị ka ọ dị na ihe nlereanya ahụ dị n'elu24.

Iji nyochaa nkọwa evolushọn usoro nke fotovoltaic Njirimara n'oge superconducting mgbanwe nke YBCO, IV curves nke sample na 80 K e tụrụ na họrọ laser intensities ìhè na cathode electrode (Fig. 2). Na-enweghị irradiation laser, voltaji n'ofe sample na-anọgide na efu n'agbanyeghị nke ugbu a, na-egosi superconducting ọnọdụ nke sample na 80 K (Fig. 2a). Dị ka data enwetara na 50 K, akụkụ IV nke yiri axis I na-aga ala na-abawanye ike laser ruo mgbe uru Pc ruru. N'elu ike laser a dị oke egwu (Pc), superconductor na-enweta mgbanwe site na usoro nke na-eme ihe na-eme ka ọ bụrụ usoro mgbochi; voltaji na-amalite ịba ụba na ugbu a n'ihi ọdịdị nke nguzogide na superconductor. N'ihi ya, eriri IV na-amalite ịbanye na I-axis na V-axis na-eduga na Voc na-adịghị mma na Isc dị mma na mbụ. Ugbu a ihe nlele ahụ yiri ka ọ nọ n'ọnọdụ pụrụ iche nke polarity nke Voc na Isc na-enwe mmetụta dị ukwuu na ike ọkụ; na obere mmụba nke ọkụ ọkụ Isc na-agbanwe site na nke ọma gaa na-adịghị mma na Voc site na nke na-adịghị mma gaa na uru bara uru, na-agafe mmalite (nnukwu mmetụta nke ihe ndị dị na fotovoltaic, karịsịa uru nke Isc, na ìhè ọkụ nwere ike ịhụ nke ọma na fig. 2b). N'ebe ike laser kachasị elu dị, akụkụ IV na-achọ ka ha na ibe ha na-emekọ ihe, na-egosi ọnọdụ nkịtị nke ihe nlele YBCO.

Ebe etiti ntụpọ laser ka edobere n'akụkụ electrodes cathode (lee foto 1i). a, akụkụ IV nke YBCO ejiri ike laser dị iche iche gbasa. b (n'elu), ịdabere na ike laser nke voltaji sekit mepere emepe Voc na obere sekit dị ugbu a Isc. Enweghị ike ịnweta ụkpụrụ Isc na obere ọkụ ọkụ (<110 mW / cm2) n'ihi na akụkụ IV na-ejikọta na I-axis mgbe ihe nlele ahụ dị na ọnọdụ dị elu. b (ala), nguzogide dị iche iche dị ka ọrụ nke ike laser.

A na-egosi nkwụsi ike laser nke Voc na Isc na 80 K na Fig. 2b (n'elu). Enwere ike ịkọwa ihe onwunwe fotovoltaic na mpaghara atọ nke ọkụ ọkụ. Mpaghara nke mbụ dị n'etiti 0 na PC, nke YBCO na-arụ ọrụ nke ọma, Voc adịghị mma ma na-ebelata (ọnụahịa zuru oke) na ike ọkụ wee rute opekempe na PC. Mpaghara nke abụọ sitere na Pc gaa na ike P0 ọzọ dị oke egwu, nke Voc na-abawanye ebe Isc na-ebelata na ike ọkụ na-abawanye ma ha abụọ rute efu na P0. Mpaghara nke atọ dị n'elu P0 ruo mgbe ọnọdụ YBCO ruru. Ọ bụ ezie na ma Voc na Isc dịgasị iche na ike ọkụ n'otu ụzọ ahụ dị na mpaghara 2, ha nwere polarity na-emegide karịa P0 siri ike. Ihe P0 pụtara bụ na enweghị mmetụta fotovoltaic na usoro nkewa ụgwọ na-agbanwe nke ọma n'oge a. Ihe nlele YBCO na-aghọ onye na-enweghị isi n'ụdị ike ọkụ a mana ọnọdụ nkịtị agabeghị.

N'ụzọ doro anya, njirimara fotovoltaic nke usoro ahụ nwere njikọ chiri anya na superconductivity nke YBCO na mgbanwe ya dị elu. E gosipụtara nguzogide dị iche iche, dV / dI, nke YBCO na Fig. 2b (ala) dị ka ọrụ nke ike laser. Dị ka e kwuru na mbụ, ike na-ewu eletrik na interface n'ihi Cooper ụzọ mgbasa isi ihe si superconductor na metal. Dị ka nke ahụ na-ahụ na 50 K, a na-eme ka mmetụta fotovoltaic dịkwuo elu site na 0 ruo PC. Mgbe ike laser ruru uru dị ntakịrị karịa PC, usoro IV na-amalite ịla azụ na nguzogide nke ihe nlele ahụ na-amalite ịpụta, mana agbanwebeghị polarity nke ike interface. Achọpụtala mmetụta nke mkpali anya na superconductivity na mpaghara a na-ahụ anya ma ọ bụ nso-IR. Ọ bụ ezie na usoro bụ isi bụ imebi ụzọ abụọ Cooper wee bibie superconductivity25,26, n'ọnọdụ ụfọdụ enwere ike ịkwalite mgbanwe mgbanwe superconductivity27,28,29, enwere ike ịmalite usoro ọhụrụ nke superconductivity30. Enwere ike ịsị na enweghị nnukwu ọrụ na PC na foto nke mere ka ọ gbajie. N'ebe P0, ike gafere interface na-aghọ efu, na-egosi njupụta ụgwọ n'akụkụ abụọ nke interface ahụ ruru otu ọkwa n'okpuru ọkụ ọkụ ọkụ a. Mmụbawanye nke ike laser na-ebute ọtụtụ ụzọ abụọ Cooper na-emebi ma jiri nwayọọ nwayọọ gbanwee YBCO ka ọ bụrụ ihe nwere ụdị p. Kama nke electron na Cooper ụzọ mgbasa, na atụmatụ nke interface ugbu a kpebisiri ike site electron na oghere mgbasa nke na-eduga a polarity reversal nke eletriki ubi na interface na N'ihi a nti Voc (tụnyere Fig.1d, h). N'ebe ike laser dị elu, nguzogide dị iche iche nke YBCO na-ejupụta na uru kwekọrọ na steeti nkịtị na ma Voc na Isc na-adịgasị iche iche n'ahịrị na ike laser (Fig 2b). Nlebanya a na-ekpughe na irradiation laser na steeti nkịtị YBCO agaghịzi agbanwe resistivity ya na njirimara nke superconductor-metal interface kama ọ na-abawanye mkpokọta nke abụọ-oghere eletrọn.

Iji nyochaa mmetụta okpomọkụ na ihe ndị dị na fotovoltaic, a na-eme ka usoro ígwè-superconductor dị na cathode na-acha anụnụ anụnụ nke ike 502 mW / cm2. A na-enye akụkụ IV nke enwetara na okpomọkụ ahọpụtara n'etiti 50 na 300 K na Fig. 3a. A na-enwetakwa voltaji voltaji na-emeghe Voc, mkpụmkpụ nke ugbu a Isc na nguzogide dị iche iche site na akụkụ IV ndị a ma gosipụta ya na Fig. 3b. Na-enweghị ìhè ọkụ, akụkụ IV niile a tụrụ na okpomọkụ dị iche iche na-agafe mmalite dịka a tụrụ anya ya (ntinye nke Fig. 3a). Àgwàetiti IV na-agbanwe nke ukwuu site na okpomọkụ na-arịwanye elu mgbe ọkụ laser siri ike na-enwu na usoro ahụ (502 mW / cm2). Na obere okpomọkụ akụkụ IV bụ ahịrị kwụ ọtọ na axis I nwere ụkpụrụ na-adịghị mma nke Voc. Usoro a na-ebuli elu na-enwe okpomọkụ na-arịwanye elu ma jiri nwayọọ nwayọọ ghọọ eriri nwere mkpọda na-enweghị efu na okpomọkụ dị oke egwu Tcp (Fig 3a (n'elu)). Ọ dị ka akụkụ njiri mara IV niile na-atụgharị gburugburu otu isi na nkeji nke atọ. Voc na-abawanye site na uru na-adịghị mma gaa na nke dị mma ebe Isc na-ebelata site na nke ọma gaa na uru na-adịghị mma. N'elu mbụ superconducting okpomọkụ mgbanwe Tc nke YBCO, IV usoro na-agbanwe kama iche na okpomọkụ (ala nke fig. 3a). Nke mbụ, etiti ntụgharị nke akụkụ IV na-aga na nkeji anọ nke mbụ. Nke abuo, Voc na-anọgide na-ebelata na Isc na-abawanye na okpomọkụ na-arịwanye elu (n'elu Fig. 3b). Nke atọ, mkpọda nke IV akụkụ na-abawanye linearly na okpomọkụ n'ihi na a nti okpomọkụ ọnụọgụ nke iguzogide maka YBCO (ala nke Fig. 3b).

Ndabere na ọnọdụ okpomọkụ nke njirimara fotovoltaic maka sistemụ mado YBCO-Ag n'okpuru ọkụ laser 502mW/cm2.

Ebe etiti ntụpọ laser ka edobere n'akụkụ electrodes cathode (lee foto 1i). a, IV akụkụ nke enwetara site na 50 ruo 90 K (n'elu) na site na 100 ruo 300 K (ala) na mmụba okpomọkụ nke 5 K na 20 K, n'otu n'otu. Tinye ihe ngosi IV n'ọtụtụ okpomọkụ n'ọchịchịrị. Usoro niile na-agafe ebe mmalite. b, voltaji na-emeghe Voc na obere sekit dị ugbu a Isc (n'elu) na nguzogide dị iche iche, dV / dI, nke YBCO (ala) dị ka ọrụ nke okpomọkụ. A naghị enye Tcp na-eguzogide efu n'ihi na ọ dị nso na Tc0.

Enwere ike ịmata ọnọdụ okpomọkụ atọ dị egwu site na Fig 3b: Tcp, nke dị n'elu YBCO na-aghọ ndị na-adịghị ike; Tc0, nke ma Voc na Isc ghọrọ efu na Tc, mmalite mmalite mgbanwe mgbanwe okpomọkụ nke YBCO na-enweghị irradiation laser. N'okpuru Tcp ~ 55 K, laser irradiated YBCO nọ na ọnọdụ na-arụ ọrụ nke ọma yana nnukwu mkpokọta Cooper abụọ. Mmetụta nke irradiation laser bụ iji belata okpomọkụ na-eguzogide efu na-agbanwe agbanwe site na 89 K ruo ~ 55 K (ala nke Fig. 3b) site na ibelata mkpokọta Cooper pair na mgbakwunye na ịmepụta voltaji fotovoltaic na ugbu a. Ịba ụba okpomọkụ na-agbajikwa ụzọ abụọ Cooper na-eduga na ike dị ala na interface. N'ihi ya, uru zuru oke nke Voc ga-adị ntakịrị, ọ bụ ezie na a na-etinye otu ike nke ọkụ laser. Ikike interface ahụ ga-adị ntakịrị ma dị ntakịrị na mmụba n'ihu na okpomọkụ wee rute efu na Tc0. Enweghị mmetụta fotovoltaic n'oge a pụrụ iche n'ihi na ọ dịghị ebe dị n'ime ya iji kewaa ụzọ abụọ electron-phole na-ebute foto. Ntughari polarity nke nwere ike na-apụta n'elu ọnọdụ okpomọkụ a dị oke egwu dị ka njupụta n'efu na Ag tapawa karịrị nke ahụ na YBCO nke ejiri nwayọọ nwayọọ na-ebughachi azụ na ụdị p. N'ebe a, anyị chọrọ imesi ike na ngbanwe nke polarity nke Voc na Isc na-eme ozugbo mgbanwe na-eguzogide efu efu, n'agbanyeghị ihe kpatara mgbanwe ahụ. Nlebanya a na-ekpughe n'ụzọ doro anya, maka oge mbụ, mmekọrịta dị n'etiti superconductivity na mmetụta fotovoltaic jikọtara ya na ike nke metal-superconductor interface. Ọdịdị nke ikike a n'ofe igwe nchara nke superconductor-nkịtị bụ ihe a na-elekwasị anya na nyocha kemgbe iri afọ gara aga mana enwere ọtụtụ ajụjụ ka na-eche ka a zaa ya. Ntụle nke mmetụta fotovoltaic nwere ike igosi na ọ bụ usoro dị irè maka ịchọta nkọwa (dịka ike ya na polarity wdg) nke ike a dị mkpa ma si otú a mee ka ìhè dị elu na-eme ka mmetụta nso nso dị elu.

Mmụba ọzọ na okpomọkụ site na Tc0 ruo Tc na-eduga na ntanye ntanye nke abụọ Cooper na nkwalite na ike interface na ya mere Voc buru ibu. Na Tc, ọnụọgụ abụọ Cooper na-aghọ efu na ikike ịrụ ọrụ na interface ahụ ruru oke, na-ebute Voc kacha na Isc kacha nta. Mmụba ngwa ngwa nke Voc na Isc (uru zuru oke) na oke okpomọkụ a kwekọrọ na mgbanwe mgbanwe nke na-agbasawanye site na ΔT ~ 3 K ruo ~ 34 K site na laser irradiation nke ike 502 mW / cm2 (Fig 3b). Na steeti nkịtị n'elu Tc, voltaji sekit na-emeghe Voc na-ebelata na okpomọkụ (n'elu Fig. 3b), yiri omume linear nke Voc maka sel anyanwụ nkịtị dabere na pn junctions31,32,33. Ọ bụ ezie na mgbanwe mgbanwe nke Voc na okpomọkụ (-dVoc/dT), nke dabere na ike laser, dị ntakịrị karịa nke mkpụrụ ndụ anyanwụ nkịtị, ọnụọgụ okpomọkụ nke Voc maka YBCO-Ag junction nwere otu usoro nke ịdị ukwuu dị ka nke ahụ. nke mkpụrụ ndụ anyanwụ. Mwepu nke ugbu a nke pn junction maka ngwaọrụ mkpanaka nkịtị na-abawanye na okpomọkụ na-abawanye, na-eduga na mbelata na Voc ka okpomọkụ na-abawanye. A na-ahụ ụzọ eriri linear IV maka usoro Ag-superconductor a, n'ihi na nke mbụ nwere obere interface nwere ike na nke abụọ njikọ azụ na azụ nke heterojunctions abụọ, na-eme ka o sie ike ịchọpụta nkwụsị nke ugbu a. Ka o sina dị, ọ dabara nke ọma na otu ịdabere na ọnọdụ okpomọkụ dị ugbu a bụ maka omume Voc hụrụ na nnwale anyị. Dị ka nkọwa ahụ si kwuo, Isc bụ ihe dị ugbu a iji mepụta voltaji na-adịghị mma iji kwụọ ụgwọ Voc ka mkpokọta voltaji bụrụ efu. Ka okpomọkụ na-abawanye, Voc na-adị ntakịrị nke mere na ọ dị ntakịrị ihe dị mkpa iji mepụta voltaji na-adịghị mma. Ọzọkwa, nguzogide nke YBCO na-abawanye linearly na okpomọkụ n'elu Tc (ala nke Fig. 3b), nke na-enyekwa aka na obere uru zuru oke nke Isc na okpomọkụ dị elu.

Rịba ama na a na-enweta nsonaazụ e nyere na Fig 2,3 site na laser irradiating na mpaghara gburugburu cathode electrodes. A na-emeghachikwa ihe nleba anya na laser na anode na àgwà IV yiri ya na ihe ndị dị na fotovoltaic ka a na-ahụ anya ma e wezụga na polarity nke Voc na Isc agbanweela na nke a. Ihe data ndị a niile na-eduga na usoro maka mmetụta fotovoltaic, nke nwere njikọ chiri anya na superconductor-metal interface.

Na nchịkọta, a tụlere njirimara IV nke sistemu mgbịrịgba nke laser irradiated superconducting YBCO-Ag dị ka ọrụ nke okpomọkụ na ike laser. A na-ahụta mmetụta fotovoltaic dị ịrịba ama na ọnọdụ okpomọkụ site na 50 ruo 300 K. Achọpụtara na ihe ndị na-emepụta fotovoltaic na-ejikọta ya na ike nke ceramics YBCO. Ntughari polarity nke Voc na Isc na-eme ozugbo foto butere superconducting na mgbanwe na-enweghị isi. Ndabere ọnọdụ okpomọkụ nke Voc na Isc tụrụ na ike laser edobere na-egosikwa ngbanwe polarity dị iche na oke okpomọkụ dị n'elu nke nlele ahụ na-aghọ ihe mgbochi. Site n'ịchọta ntụpọ laser n'akụkụ dị iche iche nke ihe nlele ahụ, anyị na-egosi na enwere ike eletrik n'ofe interface ahụ, nke na-enye ike nkewa maka ụzọ abụọ electron-phole na-ebute foto. Ikike interface a na-esi na YBCO gaa na electrode metal mgbe YBCO na-arụ ọrụ nke ọma ma na-atụgharị gaa n'akụkụ nke ọzọ mgbe ihe nlele ahụ ghọrọ ihe na-adịghị mma. Enwere ike ijikọ mmalite nke ikike ahụ na mmetụta nso na metal-superconductor interface mgbe YBCO na-arụ ọrụ nke ọma ma na-eme atụmatụ na ọ bụ ~ 10-8 mV na 50 K na ike laser nke 502 mW/cm2. Kọntaktị nke ụdị p-ụdị YBCO na steeti nkịtị nwere ụdị n-ụdị Ag-paste na-etolite njikọ quasi-pn nke na-ahụ maka omume fotovoltaic nke ceramik YBCO na oke okpomọkụ. Nlebanya ndị a dị n'elu na-eme ka ìhè dị na mmetụta PV na okpomọkụ dị elu na-arụ ọrụ ceramik YBCO ma na-emeghe ụzọ maka ngwa ọhụrụ na ngwaọrụ optoelectronic dị ka onye na-achọpụta ọkụ ngwa ngwa na otu onye na-achọpụta foton.

Emere nnwale mmetụta fotovoltaic na ihe nlele seramiiki YBCO nke ọkpụrụkpụ 0.52 mm na 8.64 × 2.26 mm2 akụkụ akụkụ anọ wee mee ka ìhè na-enwu site na-acha anụnụ anụnụ-laser na-aga n'ihu (λ = 450 nm) na nha ntụpọ laser nke 1.25 mm na radius. Iji nnukwu ihe nkiri ihe nkiri dị mkpa na-enyere anyị aka ịmụ ihe fotovoltaic nke superconductor na-enweghị ihe ọ bụla na-emetụta mmetụta mgbagwoju anya nke substrate6,7. Ọzọkwa, nnukwu ihe nwere ike ịba uru maka usoro nkwadebe ya dị mfe yana ọnụ ala dị ala. A na-ejikọta wired ụzọ ọla kọpa na nlele YBCO nwere mado ọla ọcha na-akpụ electrodes okirikiri anọ ihe dịka 1 mm na dayameta. Ebe dị anya n'etiti electrodes voltaji abụọ bụ ihe dịka 5 mm. A tụrụ àgwà IV nke nlele ahụ site na iji magnetometer ihe atụ vibration (VersaLab, Quantum Design) nwere windo kristal quartz. Ejiri usoro waya anọ mara ọkwa iji nweta akụkụ nke IV. E gosipụtara ọnọdụ ndị ikwu nke electrodes na ntụpọ laser na Fig. 1i.

Otu esi akọwa akụkọ a: Yang, F. et al. Mmalite nke mmetụta fotovoltaic na ihe nrụpụta YBa2Cu3O6.96 ceramik. Sci. Nchikota 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).

Chang, CL, Kleinhammes, A., Moulton, WG & Testardi, LR Symmetry-machibidoro ọkụ laser na-akpata na YBa2Cu3O7. Phys. Mkpu. B 41, 11564–11567 (1990).

Kwok, HS, Zheng, JP & Dong, SY Mmalite nke akara ngosi fotovoltaic na-adịghị ahụkebe na Y-Ba-Cu-O. Phys. Mkpu. B 43, 6270–6272 (1991).

Wang, LP, Lin, JL, Feng, QR & Wang, GW Ntụle nke laser-induced voltaji nke superconducting Bi-Sr-Ca-Cu-O. Phys. Mkpu. B 46, 5773–5776 (1992).

Tate, KL, et al. Igwe ọkụ laser na-adịru nwa oge na ihe nkiri okpomọkụ nke ụlọ nke YBa2Cu3O7-x. J. Appl. Phys. 67, 4375–4376 (1990).

Kwok, HS & Zheng, JP Anomalous fotovoltaic nzaghachi na YBa2Cu3O7. Phys. Mkpu. B 46, 3692–3695 (1992).

Muraoka, Y., Muramatsu, T., Yamaura, J. & Hiroi, Z. Photogenerated oghere ụgbọelu injection na YBa2Cu3O7-x na oxide heterostructure. Ngwa. Phys. Lett. 85, 2950–2952 (2004).

Asakura, D. et al. Ọmụmụ fotoemission nke ihe nkiri YBa2Cu3Oy dị mkpa n'okpuru ọkụ ọkụ. Phys. Rev. Lett. 93, 247006 (2004).

Yang, F. et al. Mmetụta fotovoltaic nke YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3: Nb heterojunction annealed na dị iche iche akụkụ ikuku oxygen. Mater. Lett. 130, 51–53 (2014).

Aminov, BA et al. Ọdịdị oghere abụọ dị na Yb(Y)Ba2Cu3O7-x otu kristal. J. Supercond. 7, 361–365 (1994).

Kabanov, VV, Demsar, J., Podobnik, B. & Mihailovic, D. Quasiparticle ntụrụndụ ike na superconductors na dị iche iche ọdịiche Ọdịdị: Theory na nnwale na YBa2Cu3O7-δ . Phys. Mkpu. B 59, 1497–1506 (1999).

Sun, JR, Xiong, CM, Zhang, YZ & Shen, BG Nrụzi Njirimara nke YBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb heterojunction. Ngwa. Phys. Lett. 87, 222501 (2005).

Kamarás, K., Porter, CD, Doss, MG, Herr, SL & Tanner, DB Excitonic absorption na superconductivity na YBa2Cu3O7-δ . Phys. Rev. Lett. 59, 919–922 (1987).

Yu, G., Heeger, AJ & Stuky, G. Transient photoinduced conductivity na semiconducting otu kristal nke YBa2Cu3O6.3: ịchọ photoinduced metallic steeti na maka photoinduced superconductivity. Kọmun steeti siri ike. 72, 345–349 (1989).

McMillan, WL Tunneling nlereanya nke mmetụta ịdị nso na-eme nke ọma. Phys. Mkpu. 175, 537–542 (1968).

Guéron, S. et al. Achọpụtara mmetụta ịdị nso nke ukwuu n'ogo ogologo mesoscopic. Phys. Rev. Lett. 77, 3025–3028 (1996).

Annunziata, G. & Manske, D. Mmetụta ịdị nso na superconductor na-abụghị centrosymmetric. Phys. Mkpu B 86, 17514 (2012).

K, FM et al. Mmetụta ịdị nso na-arụ ọrụ siri ike na Pb-Bi2Te3 ngwakọ. Sci. Nchikota 2, 339 (2012).

Chapin, DM, Fuller, CS & Pearson, GL A ọhụrụ silicon pn junction photocell maka ịtụgharị anyanwụ radieshon n'ime ike eletriki. J. Ngwa. Phys. 25, 676–677 (1954).

Tomimoto, K. Mmetụta adịghị ọcha na ogologo ịdị n'otu na-arụ ọrụ na Zn- ma ọ bụ Ni-doped YBa2Cu3O6.9 otu kristal. Phys. Mkpu. B 60, 114–117 (1999).

Ando, ​​Y. & Segawa, K. Magnetoresistance nke Untwinned YBa2Cu3Oy otu kristal n'ụdị doping dị iche iche: ndabere oghere-doping na-enweghị atụ nke ogologo ịdị n'otu. Phys. Rev. Lett. 88, 167005 (2002).

Obertelli, SD & Cooper, JR Sistematics na ike thermoelectric nke elu-T, oxides. Phys. Mkpu. B 46, 14928–14931, (1992).

Sugai, S. et al. Ọkpụkpụ njupụta na-adabere na ihe nfe nke ọnụ ọgụgụ kacha elu na ọnọdụ LO phonon n'ụdị p-ụdị elu-Tc superconductors. Phys. Mkpu B 68, 184504 (2003).

Nojima, T. et al. Mbelata oghere na mkpokọta eletrọn na YBa2Cu3Oy ihe nkiri dị mkpa site na iji usoro elektrọnịkị: Ihe akaebe maka steeti ọla n-ụdị. Phys. Mkpu B 84, 020502 (2011).

Tung, RT Fiziks na kemistri nke ihe mgbochi Schottky dị elu. Ngwa. Phys. Lett. 1, 011304 (2014).

Sai-Halasz, GA, Chi, CC, Denenstein, A. & Langenberg, DN mmetụta nke Dynamic Mpụga Mmakọ Breaking na Superconducting Films. Phys. Rev. Lett. 33, 215–219 (1974).

Nieva, G. et al. Nkwalite ihe nleba anya nke foto butere. Ngwa. Phys. Lett. 60, 2159–2161 (1992).

Makanov, VI et al. Igwe foto na-adịgide adịgide na ihe nkiri YBa2Cu3O6+x dị ka usoro nke fotodoping n'akụkụ nke ọla na nke na-enweghị isi. Phys. Mkpu. B 14, 9017–9028 (1993).

Mankowsky, R. et al. Mgbanwe nke lattice na-adịghị na ntanetị dị ka ntọala maka nkwalite nkwalite na YBa2Cu3O6.5. Ọdịdị 516, 71-74 (2014).

Fausti, D. et al. Ihe nlegharị anya na-ebute ọkụ na kọpat a tụrụ n'ụri. Sayensị 331, 189-191 (2011).

El-Adawi, MK & Al-Nuaim, IA The okpomọkụ ọrụ ndabere nke VOC maka a anyanwụ cell n'ihe metụtara ya arụmọrụ ọhụrụ obibia. Desalination 209, 91–96 (2007).

Vernon, SM & Anderson, WA Mmetụta okpomọkụ na sel anyanwụ nke Schottky-barrier silicon. Ngwa. Phys. Lett. 26, 707 (1975).

Katz, EA, Faiman, D. & Tuladhar, SM Ndabere ọnọdụ okpomọkụ maka parampat ngwaọrụ fotovoltaic nke mkpụrụ ndụ anyanwụ polymer-fullerene n'okpuru ọnọdụ ọrụ. J. Appl. Phys. 90, 5343–5350 (2002).

A kwadoro ọrụ a site na National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60571063), Ihe Nchọpụta Nchọpụta nke Isi nke Henan Province, China (Grant No. 122300410231).

FY dere ederede nke akwụkwọ ahụ ma MYH kwadebere ihe nlele seramiiki YBCO. FY na MYH mere nnwale ahụ wee nyochaa nsonaazụ ya. FGC duuru oru ngo na nkọwa sayensi nke data. Ndị ode akwụkwọ niile nyochara ihe odide ahụ.

Enyere ikike ọrụ a n'okpuru ikikere Creative Commons Attribution 4.0 International. Foto ndị ahụ ma ọ bụ ihe ndị ọzọ dị n'ime akụkọ a gụnyere n'akwụkwọ ikike Creative Commons, ma ọbụghị na egosiputara na ọ bụghị n'ahịrị kredit; ọ bụrụ na etinyeghị ihe ahụ n'okpuru ikikere Creative Commons, ndị ọrụ ga-achọ ịnweta ikike n'aka onye ji ikike imepụtaghachi ihe ahụ. Ka ilele otu akwụkwọ ikike a, gaa na http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Yang, F., Han, M. & Chang, F. Mmalite nke fotovoltaic mmetụta na superconducting YBa2Cu3O6.96 ceramics. Sci Rep 5, 11504 (2015). https://doi.org/10.1038/srep11504

Site n'itinye okwu ị kwenyere irube isi na Usoro anyị na ntuziaka obodo. Ọ bụrụ na ịchọta ihe mkparị ma ọ bụ nke na-akwadoghị usoro ma ọ bụ ụkpụrụ anyị, biko kpọọ ya ka ọ bụrụ ihe na-ekwesịghị ekwesị.