Prema mreži organizacija fizičara nedavno je izvijestila da su finski istraživači razvili fotodetektor od crnog silicija s vanjskom kvantnom učinkovitošću od 130%, što je prvi put da učinkovitost fotonaponskih uređaja premašuje teorijsku granicu od 100%, za koju se očekuje da će znatno poboljšati učinkovitost fotoelektričnih uređaja za detekciju, a ti se uređaji naširoko koriste u automobilima, mobilnim telefonima, pametnim satovima i medicinskoj opremi.
Fotodetektor je senzor koji može mjeriti svjetlost ili drugu elektromagnetsku energiju, pretvarati fotone u električnu struju, a apsorbirani fotoni formirati parove elektron-rupa. Fotodetektor uključuje fotodiodu i fototranzistor, itd. Kvantna učinkovitost koristi se za definiranje postotka fotona koje prima uređaj kao što je fotodetektor u par elektron-šupljina, to jest, kvantna učinkovitost jednaka je broju fotogeneriranih elektrona podijeljenom s broj upadnih fotona.
Kada upadni foton proizvede elektron u vanjski krug, vanjska kvantna učinkovitost uređaja je 100% (prethodno se smatralo teoretskim ograničenjem). U najnovijoj studiji fotodetektor od crnog silicija imao je učinkovitost do 130 posto, što znači da jedan upadni foton proizvodi oko 1,3 elektrona.
Prema istraživačima sa Sveučilišta Aalto, tajno oružje iza ovog velikog otkrića je proces umnažanja nositelja naboja koji se odvija unutar jedinstvene nanostrukture fotodetektora crnog silicija, koji se pokreće fotonima visoke energije. Ranije znanstvenici nisu mogli promatrati fenomen u stvarnim uređajima jer je prisutnost električnih i optičkih gubitaka smanjivala broj prikupljenih elektrona. "Naši nanostrukturirani uređaji nemaju rekombinaciju i gubitak refleksije, tako da možemo prikupiti sve umnožene nositelje naboja", objasnila je voditeljica studije, profesorica Hera Severn.
Ovu učinkovitost potvrdio je Institut za fizičku tehnologiju Njemačkog nacionalnog mjeriteljskog društva (PTB), najtočnija i najpouzdanija mjerna služba u Europi.
Istraživači napominju da ova rekordna učinkovitost znači da znanstvenici mogu znatno poboljšati performanse fotoelektričnih uređaja za detekciju.
"Naši detektori izazvali su veliko zanimanje, posebno u područjima biotehnologije i praćenja industrijskih procesa", rekao je dr. Mikko Juntuna, izvršni direktor ElfysInc, tvrtke u vlasništvu Sveučilišta Aalto. Prijavljeno je da su počeli proizvoditi takve detektore za komercijalnu upotrebu.
Vrijeme objave: 11. srpnja 2023