Ifølge fysikerorganisationens netværk blev det for nylig rapporteret, at finske forskere har udviklet en sort silicium-fotodetektor med en ekstern kvanteeffektivitet på 130%, hvilket er første gang, at effektiviteten af solcelleanlæg overstiger den teoretiske grænse på 100%, hvilket forventes at forbedre effektiviteten af fotoelektriske detektionsenheder betydeligt, og disse enheder er meget udbredt i biler, mobiltelefoner, smartwatches og medicinsk udstyr.
En fotodetektor er en sensor, der kan måle lys eller anden elektromagnetisk energi, omdanne fotoner til elektrisk strøm, og de absorberede fotoner danner elektron-hul-par. Fotodetektoren omfatter en fotodiode og en fototransistor osv. Kvanteeffektiviteten bruges til at definere procentdelen af fotoner, der modtages 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 den seneste undersøgelse havde den sorte silicium-fotodetektor 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 ladningsbærer-multiplikationsprocessen, der finder sted i den unikke nanostruktur i den sorte silicium-fotodetektor, som udløses af højenergifotoner. Tidligere havde forskere ikke været i stand til at observere fænomenet i virkelige enheder, fordi tilstedeværelsen af elektriske og optiske tab reducerede antallet af opsamlede elektroner. "Vores nanostrukturerede enheder har ingen rekombination og intet reflektionstab, så vi kan opsamle alle de multiplicerede ladningsbærere," forklarede studieleder professor Hera Severn.
Denne effektivitet er blevet verificeret af Instituttet 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 bioteknologi og industriel procesovervågning," sagde Dr. Mikko Juntuna, administrerende direktør for ElfysInc, et selskab ejet af Aalto Universitet. Det rapporteres, at de er begyndt at fremstille sådanne detektorer til kommerciel brug.
Opslagstidspunkt: 11. juli 2023