Фотоэлектрические устройства (PV), такие как солнечные элементы и фотодиоды, которые преобразуют световую энергию в электронную, важны в качестве возобновляемых источников энергии или в качестве датчиков света / изображения. Недавний прогресс в области тонкопленочных фотоэлектрических устройств привлек большое внимание благодаря их недорогому технологическому процессу, гибкости и легкому весу. Однако, хотя до сих пор сообщалось о различных фотоэлектрических устройствах, ранее не наблюдалось обратимых и быстрых откликов, зависящих от длины волны. Чтобы различать цвета излучения с помощью одного фотодиода, необходимо использовать жидкокристаллический фильтр, который может электронным образом переключать цветовой диапазон поглощения. Однако эти фильтры громоздки; возможность выполнять определение цвета без использования таких фильтров была бы полезна для минимизации размеров фотоэлектрических устройств.

Теперь команда исследователей из Университета Осаки создала новые фотоэлектрические устройства, изготовленные из сульфиодида сурьмы: сульфидного композита, и обнаружила новый эффект. Генерируемое напряжение можно было изменить, переключив цвет света, при котором ультрафиолет снижал выходное напряжение. То есть обратимое изменение кривых зависимости тока от напряжения может быть получено простым освещением устройства разными цветами света. "Такой резкий сдвиг напряжения не наблюдается в кремнии, перовскитах или органических солнечных элементах", - объясняет первый автор исследования Ресуке Нисикубо.

Чтобы лучше понять механизм, лежащий в основе этого эффекта, ученые затем выполнили переходное фотонапряжение (TPV) и фотоиндуцированное извлечение заряда линейно возрастающим напряжением (photo-CELIV). Эти эксперименты помогли прояснить резкое и обратимое изменение времени жизни носителей заряда, вызванное ультрафиолетовым облучением. Команда пришла к выводу, что WDPE был вызван метастабильными состояниями "ловушки" на границе раздела гетероперехода, генерируемыми зарядами высокой энергии. Эти межфазные энергетические ловушки значительно снижали выходное напряжение, и в результате на основе напряжения можно было различать свет определенных энергий. Это изменение может быть усилено присутствием паров полярного растворителя. "Хотя наша работа помогает продвинуть фундаментальную науку, объясняя этот новый эффект, исследование также имеет много потенциальных применений, в том числе в качестве детектора паров", - говорит старший автор Акинори Саеки.

Недавно обнаруженное явление может быть применено к светочувствительности, используемой во всем - от мобильных телефонов до автомобилей, систем безопасности или садоводства. Он также может быть частью приложений для получения изображений в медицине и других научных областях, таких как космические спутники и микрофотография. Кроме того, он также потенциально желателен в качестве возобновляемого источника энергии из-за его низкой токсичности и низкой стоимости производства.