Čierny kremíkfotodetektorZáznam: Externá kvantová účinnosť až do 132%
Podľa správ o médiách vyvinuli vedci na univerzite v Aalto optoelektronické zariadenie s externou kvantovou účinnosťou až 132%. Tento nepravdepodobný výkon sa dosiahol pomocou nanoštruktúrovaného čierneho kremíka, ktorý by mohol byť hlavným prielomom pre solárne články a ďalšiefotodetektory. Ak má hypotetické fotovoltaické zariadenie externú kvantovú účinnosť 100 percent, znamená to, že každý fotón, ktorý ho zasiahne, produkuje elektrón, ktorý sa zhromažďuje ako elektrina cez obvod.
A toto nové zariadenie nielen dosahuje 100 % účinnosť, ale viac ako 100 percent. 132% znamená priemer 1,32 elektrónov na fotón. Ako aktívny materiál používa čierny kremík a má kužeľ a stĺpcovú nanoštruktúru, ktorá dokáže absorbovať ultrafialové svetlo.
Je zrejmé, že z tenkého vzduchu nemôžete vytvoriť 0,32 extra elektróny, fyzika hovorí, že energiu nemožno vytvoriť z tenkého vzduchu, takže odkiaľ tieto ďalšie elektróny pochádzajú?
Všetko sa týka všeobecného pracovného princípu fotovoltaických materiálov. Keď fotón dopadajúceho svetla zasiahne aktívnu látku, zvyčajne kremík, zrazí elektrón z jedného z atómov. Ale v niektorých prípadoch môže vysokoenergetický fotón vyradiť dva elektróny bez porušenia akýchkoľvek fyzikálnych zákonov.
Niet pochýb o tom, že využitie tohto javu môže byť veľmi užitočné pri zlepšovaní návrhu solárnych článkov. V mnohých optoelektronických materiáloch sa účinnosť stráca mnohými spôsobmi, vrátane toho, keď sa fotóny odrážajú od zariadenia alebo elektróny rekombínované s „otvormi“, ktoré zostanú v atómoch, predtým, ako sa zhromaždia obvodom.
Ale tím Aalto hovorí, že tieto prekážky do značnej miery odstránili. Čierny kremík absorbuje viac fotónov ako iné materiály a zúžené a stĺpcové nanoštruktúry znižujú rekombináciu elektrónov na povrchu materiálu.
Celkovo tieto pokroky umožnili externú kvantovú účinnosť zariadenia dosiahnuť 130%. Výsledky tímu boli dokonca nezávisle overené nemeckým Národným metrologickým inštitútom, PTB (nemecký Federálny fyzikálny inštitút).
Podľa vedcov by táto rekordná účinnosť mohla zlepšiť výkon v podstate akéhokoľvek fotodetektora vrátane solárnych článkov a iných svetelných senzorov a nový detektor sa už komerčne používa.
Čas príspevku: júl 31-2023