Crni silikonfotodetektorrekord: eksterna kvantna efikasnost do 132%
Prema medijskim izvještajima, istraživači sa Univerziteta Aalto razvili su optoelektronski uređaj sa eksternom kvantnom efikasnošću do 132%. Ovaj neočekivani podvig postignut je korištenjem nanostrukturiranog crnog silicija, što bi moglo biti veliki proboj za solarne ćelije i druge...fotodetektoriAko hipotetički fotonaponski uređaj ima vanjsku kvantnu efikasnost od 100 posto, to znači da svaki foton koji ga pogodi proizvodi elektron, koji se sakuplja kao električna energija putem strujnog kola.
I ovaj novi uređaj ne postiže samo 100-postotnu efikasnost, već više od 100 posto. 132% znači prosječno 1,32 elektrona po fotonu. Koristi crni silicijum kao aktivni materijal i ima konusnu i stupčastu nanostrukturu koja može apsorbirati ultraljubičasto svjetlo.
Očigledno je da ne možete stvoriti 0,32 dodatna elektrona niotkuda, uostalom, fizika kaže da se energija ne može stvoriti niotkuda, pa odakle dolaze ovi dodatni elektroni?
Sve se svodi na opći princip rada fotonaponskih materijala. Kada foton upadne svjetlosti pogodi aktivnu supstancu, obično silicijum, on izbija elektron iz jednog od atoma. Ali u nekim slučajevima, foton visoke energije može izbiti dva elektrona bez kršenja ikakvih zakona fizike.
Nema sumnje da iskorištavanje ovog fenomena može biti vrlo korisno u poboljšanju dizajna solarnih ćelija. Kod mnogih optoelektronskih materijala, efikasnost se gubi na više načina, uključujući kada se fotoni reflektiraju od uređaja ili se elektroni rekombiniraju sa "rupama" koje ostaju u atomima prije nego što ih kolo sakupi.
Ali Aaltov tim kaže da su uglavnom uklonili te prepreke. Crni silicijum apsorbuje više fotona od drugih materijala, a sužene i stupčaste nanostrukture smanjuju rekombinaciju elektrona na površini materijala.
Sveukupno, ovi napredci su omogućili da eksterna kvantna efikasnost uređaja dostigne 130%. Rezultate tima je čak nezavisno verifikovao i njemački nacionalni metrološki institut, PTB (Njemački savezni institut za fiziku).
Prema istraživačima, ova rekordna efikasnost mogla bi poboljšati performanse praktično bilo kojeg fotodetektora, uključujući solarne ćelije i druge svjetlosne senzore, a novi detektor se već komercijalno koristi.
Vrijeme objave: 31. jul 2023.