Sort siliciumfotodetektorRegistrering: Ekstern kvanteeffektivitet op til 132%
Ifølge medierapporter har forskere ved Aalto University udviklet en optoelektronisk enhed med en ekstern kvanteeffektivitet på op til 132%. Denne usandsynlige bedrift blev opnået ved anvendelse af nanostruktureret sort silicium, som kunne være et stort gennembrud for solceller og andetfotodetektorer. Hvis en hypotetisk fotovoltaisk enhed har en ekstern kvanteeffektivitet på 100 procent, betyder det, at hver foton, der rammer den producerer en elektron, der opsamles som elektricitet gennem et kredsløb.
Og denne nye enhed opnår ikke kun 100 procent effektivitet, men mere end 100 procent. 132% betyder i gennemsnit 1,32 elektroner pr. Foton. Det bruger sort silicium som det aktive materiale og har en kegle- og søjle -nanostruktur, der kan absorbere ultraviolet lys.
Det er klart, at du ikke kan skabe 0,32 ekstra elektroner ud af tynd luft, når alt kommer til alt siger fysik, at energi ikke kan skabes af tynd luft, så hvor kommer disse ekstra elektroner fra?
Det hele kommer ned på det generelle arbejdsprincip for fotovoltaiske materialer. Når en foton af hændelseslyset rammer et aktivt stof, normalt silicium, banker det en elektron ud af et af atomerne. Men i nogle tilfælde kan en højenergifoton slå to elektroner ud uden at bryde nogen fysiklovgivning.
Der er ingen tvivl om, at udnyttelse af dette fænomen kan være meget nyttigt til at forbedre designet af solceller. I mange optoelektroniske materialer går effektiviteten tabt på flere måder, herunder når fotoner reflekteres fra enheden eller elektroner, der rekombineres med de "huller", der er tilbage i atomerne, før de opsamles af kredsløbet.
Men Aaltos team siger, at de stort set har fjernet disse hindringer. Sort silicium absorberer flere fotoner end andre materialer, og de koniske og søjle nanostrukturer reducerer elektronrekombinationen på materialets overflade.
Samlet set har disse fremskridt gjort det muligt for enhedens eksterne kvanteeffektivitet at nå 130%. Holdets resultater er endda blevet bekræftet uafhængigt af Tysklands National Metrology Institute, PTB (det tyske Federal Institute of Physics).
Ifølge forskerne kunne denne rekordeffektivitet forbedre ydelsen af dybest set enhver fotodetektor, herunder solceller og andre lyssensorer, og den nye detektor bruges allerede kommercielt.
Posttid: Jul-31-2023