铁电材料在新型太阳能电池,光电探测器和光电存储器等方面拥有巨大的应用前景。与传统半导体太阳能电池中的p-n结或肖特基结不同，铁电材料的本征极化构建的内部电场可作为光电效应的驱动力，不仅有助于光生载流子的分离和迁移，而且可以大幅节省太阳能电池的制造成本。但传统铁电材料的带隙宽度一般都高于3.0 eV，且目前已知的窄带隙铁电材料大多含有挥发性元素（Bi、Pb、K等）或热稳定性差（无机有机杂化钙钛矿、分子铁电体等），不含挥发性元素且具有窄带隙和优良光电性能的铁电材料仍然稀缺。

近期，我校房永征教授团队与上海材料研究所、华东师范大学合作，在新型窄带隙铁电光伏材料研究方面取得重要进展。通过水热法制备了新型高温铁电材料BaFe₄O₇微晶，样品具有极性三方结构（空间群：P3₁c）、可见光吸收（E_g ~ 2.18 eV）、在791 K附近表现介电弛豫行为、室温电滞回线、显著可见光光伏响应（V_oc = 0.19 V，J_sc = 39 nA/cm²）。这一发现为探索不含挥发性元素的新型窄带隙铁电光伏材料提供了新路径，有望促进铁电材料在光伏应用方面的进一步发展。相关研究成果以“Visible-light photovoltaic effect in high-temperature ferroelectric BaFe₄O₇”为题发表于国际工程技术类TOP期刊Journal of Materials Chemistry C,(2020，doi.org/10.1039/D0TC03937C，SCI一区，影响因子：7.059)，我校张刚华副研究员为第一作者，房永征教授为通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金和上海市优秀技术带头人等项目资助。

BaFe₄O₇铁电光伏效应示意图、光生电流、可见光带隙和室温电滞回线图

文/图：材料学院