Juodas silicisfotodetektoriumirekordas: išorinis kvantinis efektyvumas iki 132%
Remiantis žiniasklaidos pranešimais, Aalto universiteto mokslininkai sukūrė optoelektroninį įrenginį, kurio išorinis kvantinis efektyvumas siekia iki 132%. Šis mažai tikėtinas žygdarbis buvo pasiektas naudojant nanostruktūrinį juodą silicį, kuris galėtų būti didelis proveržis saulės elementų ir kitųfotodetektoriai. Jei hipotetinio fotovoltinio įrenginio išorinis kvantinis efektyvumas yra 100 procentų, tai reiškia, kad kiekvienas į jį patekęs fotonas sukuria elektroną, kuris grandinėje surenkamas kaip elektra.
Ir šis naujas įrenginys ne tik pasiekia 100 procentų efektyvumą, bet ir daugiau nei 100 procentų. 132% reiškia vidutiniškai 1,32 elektrono viename fotone. Jame kaip aktyvioji medžiaga naudojamas juodas silicis, o kūgio ir stulpelio nanostruktūra gali sugerti ultravioletinę šviesą.
Akivaizdu, kad jūs negalite sukurti 0,32 papildomo elektrono iš oro, juk fizika sako, kad energija negali būti sukurta iš oro, tai iš kur tie papildomi elektronai?
Viskas priklauso nuo bendro fotovoltinių medžiagų veikimo principo. Kai krintančios šviesos fotonas patenka į aktyvią medžiagą, dažniausiai silicį, jis išmuša elektroną iš vieno iš atomų. Tačiau kai kuriais atvejais didelės energijos fotonas gali išmušti du elektronus nepažeisdamas jokių fizikos dėsnių.
Nėra jokių abejonių, kad šio reiškinio panaudojimas gali būti labai naudingas tobulinant saulės elementų konstrukciją. Daugelio optoelektroninių medžiagų efektyvumas prarandamas įvairiais būdais, įskaitant tada, kai fotonai atsispindi nuo įrenginio arba elektronai rekombinuojasi su atomuose likusiomis „skylėmis“, kol juos surenka grandinė.
Tačiau Aalto komanda teigia, kad iš esmės pašalino tas kliūtis. Juodasis silicis sugeria daugiau fotonų nei kitos medžiagos, o kūginės ir stulpinės nanostruktūros sumažina elektronų rekombinaciją medžiagos paviršiuje.
Apskritai, šie pasiekimai leido išoriniam įrenginio kvantiniam efektyvumui pasiekti 130%. Grupės rezultatus net nepriklausomai patikrino Vokietijos nacionalinis metrologijos institutas PTB (Vokietijos federalinis fizikos institutas).
Tyrėjų teigimu, šis rekordinis efektyvumas galėtų pagerinti iš esmės bet kurio fotodetektoriaus, įskaitant saulės elementus ir kitus šviesos jutiklius, veikimą, o naujasis detektorius jau naudojamas komerciškai.
Paskelbimo laikas: 2023-07-31