Black Silicon Photodetector Record: Zewnętrzna wydajność kwantowa do 132%

Czarny silikonfotodetektorRecord: Zewnętrzna wydajność kwantowa do 132%

Według doniesień medialnych naukowcy z Aalto University opracowali urządzenie optoelektroniczne o zewnętrznej wydajności kwantowej do 132%. Ten mało prawdopodobny wyczyn został osiągnięty przy użyciu nanostrukturalnego czarnego krzemu, co może być głównym przełomem dla ogniw słonecznych i innychfotodetektory. Jeśli hipotetyczne urządzenie fotowoltaiczne ma zewnętrzną wydajność kwantową wynoszącą 100 procent, oznacza to, że każdy trafienie go wytwarza elektron, który jest zbierany jako energia elektryczna przez obwód.

I to nowe urządzenie nie tylko osiąga 100 -procentową wydajność, ale ponad 100 procent. 132% oznacza średnio 1,32 elektronów na foton. Wykorzystuje czarny krzem jako materiał aktywny i ma stożkę i nanostrukturę kolumnową, która może pochłaniać światło ultrafioletowe.

Oczywiście nie można stworzyć 0,32 dodatkowych elektronów z powietrza, w końcu fizyka mówi, że energii nie można stworzyć z cienkiego powietrza, więc skąd pochodzą te dodatkowe elektrony?

Wszystko sprowadza się do ogólnej zasady pracy materiałów fotowoltaicznych. Kiedy foton padającego światła uderza w substancję czynną, zwykle krzem, wybija elektron z jednego z atomów. Ale w niektórych przypadkach foton wysokoenergetyczny może znokautować dwa elektrony bez łamania żadnych praw fizyki.

Nie ma wątpliwości, że wykorzystanie tego zjawiska może być bardzo pomocne w poprawie projektowania ogniw słonecznych. W wielu materiałach optoelektronicznych wydajność jest tracona na wiele sposobów, w tym, gdy fotony odbijają się od urządzenia lub elektronów rekombinowanych z „otworami” pozostawionymi w atomach przed zebraniem przez obwód.

Ale zespół Aalto twierdzi, że w dużej mierze usunęli te przeszkody. Czarny krzem pochłania więcej fotonów niż inne materiały, a zwężające się i kolumnowe nanostruktury zmniejszają rekombinację elektronów na powierzchni materiału.

Ogólnie rzecz biorąc, postępy te umożliwiły zewnętrzną wydajność kwantową urządzenia osiągnąć 130%. Wyniki zespołu zostały nawet niezależnie zweryfikowane przez Niemiecki National Metrology Institute, PTB (Niemiecki Federalny Instytut Physics).

Według naukowców ta rekordowa wydajność może poprawić wydajność zasadniczo każdego fotodetektora, w tym ogniw słonecznych i innych czujników światła, a nowy detektor jest już wykorzystywany komercyjnie.