Zapis fotodetektorja črnega silicija: zunanja kvantna učinkovitost do 132%

Črni silicijfotodetektorZapis: Zunanja kvantna učinkovitost do 132%

Po poročanju medijev so raziskovalci z univerze Aalto razvili optoelektronsko napravo z zunanjo kvantno učinkovitostjo do 132%. Ta malo verjetni podvig je bil dosežen z uporabo nanostrukturiranega črnega silicija, ki bi lahko bil glavni preboj za sončne celice in drugeFotodetektorji. Če ima hipotetična fotovoltaična naprava zunanjo kvantno učinkovitost 100 -odstotno, to pomeni, da vsak foton, ki zadene, proizvede elektron, ki se zbira kot elektrika skozi vezje.

In ta nova naprava ne dosega le 100 -odstotne učinkovitosti, ampak več kot 100 odstotkov. 132% pomeni povprečno 1,32 elektronov na foton. Uporablja črni silicij kot aktivni material in ima nanostrukturo stožca in stolpca, ki lahko absorbira ultravijolično svetlobo.

Očitno ne morete ustvariti 0,32 dodatnih elektronov iz tankega zraka, navsezadnje fizika pravi, da energije ni mogoče ustvariti iz tankega zraka, od kod ti dodatni elektroni?

Vse se spušča na splošno delovno načelo fotonapetostnih materialov. Ko foton vpadne svetlobe zadene aktivno snov, ponavadi silicij, iz ene od atomov odbije elektron. Toda v nekaterih primerih lahko visokoenergetski foton izpade dva elektrona, ne da bi kršil nobene zakone fizike.

Ni dvoma, da je izkoriščanje tega pojava lahko v veliko pomoč pri izboljšanju zasnove sončnih celic. V mnogih optoelektronskih materialih se učinkovitost izgubi na več načinov, tudi kadar se fotoni odbijajo od naprave ali elektroni se rekombinirajo z "luknjami", ki so ostale v atomih, preden jih zbira vezje.

Toda Aaltova ekipa pravi, da so v veliki meri odstranili te ovire. Črni silicij absorbira več fotonov kot drugi materiali, zožene in stolpčne nanostrukture pa zmanjšujejo rekombinacijo elektronov na površini materiala.

Na splošno so ti napredek omogočili zunanjo kvantno učinkovitost naprave, da doseže 130%. Rezultate ekipe je celo neodvisno preveril nemški Nacionalni inštitut za merovanje, PTB (Nemški zvezni inštitut za fiziko).

Po mnenju raziskovalcev bi ta zapisni učinkovitost lahko izboljšala delovanje v osnovi katerega koli fotodetektorja, vključno s sončnimi celicami in drugimi svetlobnimi senzorji, novi detektor pa se že komercialno uporablja.