乔治亚理工学院的王忠林教授在 2010 年证明，使用压电材料（在施加机械应变时产生电能的材料）可以提高光电器件（将光转化为电能的器件，如太阳能电池）或电转化为光，如发光二极管或 LED。
通过同时弯曲导线并将其置于激光源下，研究小组能够使用压电氧化锌 (ZnO) 纳米线控制 ZnO 的带隙并最大限度地提高纳米线的电特性。
他们的发现为开发具有压电和光电功能的新型自供电柔性电子设备扫清了道路。
鉴于此，根据最近的一项研究，立命馆大学的研究人员发明了一种革命性的薄膜柔性压电光伏装置，该装置只能通过 LED 和紧凑型荧光灯提供的室内照明来发电。
将富含电子的 n 型压电材料 ZnMgO 和可有效吸收室内环境光的低成本、缺电子 p 型材料硒 (Se) 沉积在柔性 PET 塑料薄膜上制作这个设备，它很薄，只有 10 毫米长。
研究人员通过使用 ZnMgO 作为压电材料，能够使用完全干燥的方法构建光伏器件，无需化学溶液。
他的研究发表在2022 年 8 月的《纳米能源》杂志第 99 卷上，并于 2022 年 5 月 18日在线访问。
当这两种半导体材料结合在一起时，它们会在界面处形成一个 pn 结，从而可以通过弯曲器件来改变器件的电子能带结构。
Kobayashi 补充说：“当对 ZnMgO 层施加压缩应变时，会在 Se 层附近形成一个负极化的 ZnMgO 区域。这种极化降低了 ZnMgO 和 Se 层界面处的导带偏移。”
通过调整 pn 结处的带隙，研究人员能够解决太阳能电池性能不佳的主要原因之一，即电荷复合。光激发的电子与“空穴”或电子在此过程中留下的空位复合，导致电荷载体的损失，否则会产生电力。
通过在 ZnMgO 层中产生应变诱导极化，研究人员能够将开路电压（产生的可用电荷载流子的测量值）从 0.59 V 提高到 0.75 V。
然而，弯曲设备会导致电极层出现裂缝，从而降低电流密度并降低设备将光转化为能量的能力。尽管如此，研究人员认为，可以使用石墨烯等更耐用的材料来解决这个问题。
“未来，我们将开发更耐应变的替代透明导电电极。就目前而言，我们的论文被 Nano Energy 等享有盛誉的期刊接受这一事实为我们推广研究提供了绝佳机会，”Kobayashi 总结道。
如果研究人员继续努力，压电光电子学可能会成为未来薄膜太阳能电池的技术。
