Ifølge fysikernes organisationsnetværk rapporterede for nylig, at finske forskere har udviklet en sort silicium fotodetektor med en ekstern kvanteeffektivitet på 130 %, hvilket er første gang, at effektiviteten af fotovoltaiske enheder overstiger den teoretiske grænse på 100 %, hvilket forventes at forbedre effektiviteten af fotoelektriske detektionsenheder, og disse enheder er meget udbredt i biler, mobiltelefoner, smarture og medicinsk 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 elektron-hul-par. Fotodetektoren inkluderer fotodiode og fototransistor osv. Kvanteeffektivitet bruges til at definere procentdelen af fotoner modtaget af en enhed såsom en fotodetektor i et elektron-hul-par, dvs. kvanteeffektiviteten er lig med antallet af fotogenererede elektroner divideret med antallet af indfaldende fotoner.
Når en indfaldende foton producerer en elektron til et eksternt kredsløb, er enhedens eksterne kvanteeffektivitet 100 % (tidligere antaget at være den teoretiske grænse). I det seneste studie havde den sorte siliciumfotodetektor en effektivitet på op til 130 procent, hvilket betyder, at én indfaldende foton producerer omkring 1,3 elektroner.
Ifølge forskere fra Aalto Universitet er det hemmelige våben bag dette store gennembrud den ladningsbærer-multiplikationsproces, der finder sted inden for den unikke nanostruktur af den sorte silicium-fotodetektor, som udløses af højenergifotoner. Tidligere havde forskere ikke været i stand til at observere fænomenet i rigtige enheder, fordi tilstedeværelsen af elektriske og optiske tab reducerede antallet af opsamlede elektroner. "Vores nanostrukturerede enheder har ingen rekombination og intet refleksionstab, så vi kan samle alle de multiplicerede ladningsbærere," forklarede studieleder professor Hera Severn.
Denne effektivitet er blevet verificeret af Institut for Fysisk Teknologi i det tyske nationale metrologiselskab (PTB), den mest nøjagtige og pålidelige måletjeneste i Europa.
Forskerne bemærker, at denne rekordeffektivitet betyder, at forskere i høj grad kan forbedre ydeevnen af fotoelektriske detektionsenheder.
"Vores detektorer har skabt stor interesse, især inden for områderne bioteknologi og industriel procesovervågning," sagde Dr. Mikko Juntuna, CEO for ElfysInc, et selskab ejet af Aalto University. Det forlyder, at de er begyndt at fremstille sådanne detektorer til kommerciel brug.
Indlægstid: Jul-11-2023