I henhold til Physicists Organization Network rapporterede for nylig, at finske forskere har udviklet en sort siliciumfotodetektor med en ekstern kvanteffektivitet på 130%, hvilket er første gang, at effektiviteten af fotovoltaiske enheder overstiger den teoretiske grænse på 100%, hvilket forventes at forbedre effektiviteten af fotoelektriske detektionsindretninger, og disse enheder er bredt anvendt i biler, mobile telefoner, smarte ure og medicinske udstyr.
En fotodetektor er en sensor, der kan måle lys eller anden elektromagnetisk energi, omdanne fotoner til en elektrisk strøm, og de absorberede fotoner danner elektronhullepar. Fotodetektoren inkluderer fotodiode og fototransistor osv. Kvanteffektivitet bruges til at definere procentdelen af fotoner modtaget af en anordning, såsom en fotodetektor i et elektronhulpar, dvs. kvanteeffektiviteten er lig med antallet af fotogenererede elektroner divideret med antallet af hændelsesfotoner.
Når en hændelse foton producerer et elektron til et eksternt kredsløb, er den eksterne kvanteeffektivitet af enheden 100% (tidligere antaget at være den teoretiske grænse). I den seneste undersøgelse havde den sorte siliciumfotodetektor en effektivitet på op til 130 procent, hvilket betyder, at en hændelse foton producerer ca. 1,3 elektroner.
Ifølge Aalto University-forskere er det hemmelige våben bag dette store gennembrud den multiplikationsproces for ladningsbærer, der forekommer inden for den unikke nanostruktur af den sorte siliciumfotodetektor, der udløses af højenergifotoner. Tidligere havde forskere ikke været i stand til at observere fænomenet i reelle enheder, fordi tilstedeværelsen af elektriske og optiske tab reducerede antallet af indsamlede elektroner. ”Vores nanostrukturerede enheder har ingen rekombination og intet refleksionstab, så vi kan indsamle alle de multiplicerede ladningsselskaber,” forklarede studieleder professor Hera Severn.
Denne effektivitet er blevet verificeret af Institute of Physical Technology of the German National Metrology Society (PTB), den mest nøjagtige og pålidelige måletjeneste i Europa.
Forskerne bemærker, at denne rekordeffektivitet betyder, at forskere i høj grad kan forbedre ydelsen af fotoelektriske detektionsenheder.
”Vores detektorer har genereret en masse interesse, især inden for bioteknologi og overvågning af industriel proces,” sagde Dr. Mikko Juntuna, administrerende direktør for Elfysinc, et selskab, der ejes af Aalto University. Det rapporteres, at de er begyndt at fremstille sådanne detektorer til kommerciel brug.
Posttid: Jul-11-2023