图1:基于多晶硅(蓝色晶体)的传统光伏电池的光学显微照片。这种太阳能电池利用光伏效应将光转化为电。基于体光伏效应的光伏器件可以克服传统器件的一些限制。一位RIKEN理论物理学家和合作者的计算表明，电子高度局域化的材料有望用于下一代太阳能电池和光电器件。传统的光伏器件，如太阳能电池和光探测器，使用一种被称为光伏效应的现象将光转化为电。这种器件的一个基本要素是电子过多的材料和电子不足的材料之间的界面(p-n结)。但是基于单个p-n结的器件有几个限制:例如，它们的光转换效率上限约为34%。
另一种效应被称为体光伏效应——光在满足特定条件的材料中产生电流的现象——正吸引越来越多的关注，因为它有潜力克服这些限制，使其在下一代太阳能电池和光探测器中具有吸引力。
来自RIKEN紧急物质科学中心的Naoto Nagaosa说:“我研究固体中的几何电流已经将近二十年了，光伏效应在我看来是最热门的话题。
现在，Nagaosa和一位同事计算出，只要电子和被称为声子的类粒子振动之间有足够的耦合，体光伏效应就可以发生在被称为1D·安德森绝缘体的一维(1D)无序系统中。
研究人员使用具有无序势的紧束缚模型来研究附着在金属引线上的1D链中的光电流。他们发现，由于电子-声子相互作用产生的微弱耗散，即使存在大量无序，光电流也会流经系统。
与最近在铁电半导体上的实验一致，发现只要无序势小于带隙，体光伏电流几乎与无序量无关。然而，存在对体耗散的特征依赖性，这表现为光电流的温度依赖性。在室温下，即使链很长，光电流也能达到完美有序系统中的值。
“综合来看，这些结果意味着安德森绝缘体可能是高效太阳能电池和光电探测器的有前途的候选材料，”Nagaosa说。
在三维安德森绝缘体中，局域态对光电流的贡献在频率与带隙共振的光照下占主导地位。因此，不仅可以在1D链中，而且可以在三维系统中测试新理论。
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