Juodas silicisfotodetektoriusĮrašas: išorinis kvantinis efektyvumas iki 132%
Remiantis žiniasklaidos pranešimais, Aalto universiteto tyrėjai sukūrė optoelektroninį prietaisą, kurio išorinis kvantinis efektyvumas siekia iki 132%. Šis mažai tikėtinas žygdarbis buvo pasiektas naudojant nanostruktūrizuotą juodą silicį, kuris gali būti didelis saulės elementų ir kitų proveržisFotodetektoriai. Jei hipotetinis fotoelektrinio prietaiso išorinis kvantinis efektyvumas yra 100 procentų, tai reiškia, kad kiekvienas jo pataikantis fotonas gamina elektroną, kuris renkamas kaip elektra per grandinę.
Ir šis naujas prietaisas ne tik pasiekia 100 procentų efektyvumo, bet ir daugiau nei 100 procentų. 132% reiškia vidutiniškai 1,32 elektronų viename fotone. Jis naudoja juodą silicį kaip aktyvią medžiagą ir turi kūgį ir stulpelinę nanostruktūrą, kuri gali absorbuoti ultravioletinę šviesą.
Akivaizdu, kad jūs negalite sukurti 0,32 papildomų elektronų iš plono oro, galų gale, fizika sako, kad energijos negalima sukurti iš plono oro, taigi iš kur šie papildomi elektronai yra?
Viskas priklauso nuo bendro fotoelektrinių medžiagų darbo principo. Kai įvykio šviesos fotonas pasiekia aktyvią medžiagą, paprastai silicį, jis išmuša elektroną iš vieno iš atomų. Tačiau kai kuriais atvejais didelės energijos fotonas gali išmušti du elektronus, nepažeisdamas jokių fizikos įstatymų.
Neabejojama, kad panaudojimas šiam reiškiniui gali būti labai naudingas gerinant saulės elementų dizainą. Daugelyje optoelektroninių medžiagų efektyvumas prarandamas įvairiais būdais, įskaitant tada, kai fotonai atsispindi iš prietaiso arba elektronų rekombinacija su „skylėmis“, paliktomis atomuose, prieš juos surinkus grandinei.
Tačiau Aalto komanda sako, kad jie iš esmės pašalino tas kliūtis. Juodasis silicis sugeria daugiau fotonų nei kitos medžiagos, o kūginės ir stulpelinės nanostruktūros sumažina elektronų rekombinaciją medžiagos paviršiuje.
Apskritai, šie pasiekimai leido išoriniam prietaiso kvantiniam efektyvumui pasiekti 130%. Komandos rezultatus netgi savarankiškai patikrino Vokietijos Nacionalinis metrologijos institutas, PTB (Vokietijos federalinis fizikos institutas).
Tyrėjų teigimu, šis rekordinio efektyvumas galėtų pagerinti iš esmės bet kurio fotodetektoriaus, įskaitant saulės elementus ir kitus šviesos jutiklius, našumą, o naujas detektorius jau naudojamas komerciškai.
Pašto laikas: liepa-31-2023