Crni silicijfotodetektorZapis: Vanjska kvantna učinkovitost do 132%
Prema medijskim izvještajima, istraživači sa Sveučilišta Aalto razvili su optoelektronski uređaj s vanjskom kvantnom učinkovitošću do 132%. Ovaj malo vjerojatni podvig postignut je korištenjem nanostrukturiranog crnog silicija, što bi moglo biti glavni proboj za solarne ćelije i drugefotodetektori. Ako hipotetički fotonaponski uređaj ima vanjsku kvantnu učinkovitost od 100 posto, to znači da svaki foton koji pogodi ga proizvodi elektron, koji se kroz krug prikuplja kao električna energija.
A ovaj novi uređaj ne samo da postiže 100 -postotnu učinkovitost, već i više od 100 posto. 132% znači u prosjeku 1,32 elektrona po fotonu. Koristi crni silicij kao aktivni materijal i ima konus i stupnu nanostrukturu koja može apsorbirati ultraljubičasto svjetlo.
Očito ne možete stvoriti 0,32 dodatnih elektrona iz tankog zraka, na kraju krajeva, fizika kaže da se energija ne može stvoriti iz tankog zraka, pa odakle potječu ti dodatni elektroni?
Sve se svodi na opći princip rada fotonaponskih materijala. Kad foton incidentne svjetlosti pogodi aktivnu tvar, obično silicij, izbaci elektron iz jednog od atoma. Ali u nekim slučajevima, visokoenergetski foton može nokautirati dva elektrona bez kršenja zakona fizike.
Nema sumnje da iskorištavanje ovog fenomena može biti od velike pomoći u poboljšanju dizajna solarnih ćelija. U mnogim optoelektronskim materijalima učinkovitost se gubi na više načina, uključujući i kada se fotoni odbijaju s uređaja ili elektroni rekombiniraju s "rupama" koji su ostavljeni u atomima prije nego što ih je prikupio krug.
Ali Aaltov tim kaže da su u velikoj mjeri uklonili te prepreke. Crni silicij apsorbira više fotona od ostalih materijala, a konusne i stuparne nanostrukture smanjuju rekombinaciju elektrona na površini materijala.
Općenito, ovi napredak omogućio je vanjskoj kvantnoj učinkovitosti uređaja da dosegne 130%. Rezultati tima čak su neovisno potvrdili njemački Nacionalni institut za metrologiju, PTB (Njemački savezni institut za fiziku).
Prema istraživačima, ova rekordna učinkovitost mogla bi poboljšati performanse u osnovi bilo kojeg fotodetektora, uključujući solarne ćelije i druge senzore svjetlosti, a novi se detektor već komercijalno koristi.
Post Vrijeme: srpanj-31-2023