Čierny kremíkfotodetektorzáznam: externá kvantová účinnosť až 132%
Podľa medializovaných informácií vedci z Aalto University vyvinuli optoelektronické zariadenie s externou kvantovou účinnosťou až 132 %.Tento nepravdepodobný výkon bol dosiahnutý použitím nanoštruktúrovaného čierneho kremíka, ktorý by mohol byť veľkým prielomom pre solárne články a inéfotodetektory.Ak má hypotetické fotovoltaické zariadenie externú kvantovú účinnosť 100 percent, znamená to, že každý fotón, ktorý naň zasiahne, produkuje elektrón, ktorý sa zbiera ako elektrina cez obvod.
A toto nové zariadenie dosahuje nielen 100-percentnú účinnosť, ale viac ako 100-percentnú.132 % znamená v priemere 1,32 elektrónu na fotón.Ako aktívny materiál používa čierny kremík a má kužeľovú a stĺpcovú nanoštruktúru, ktorá dokáže absorbovať ultrafialové svetlo.
Je zrejmé, že nemôžete vytvoriť 0,32 elektrónov navyše zo vzduchu, koniec koncov, fyzika hovorí, že energia nemôže byť vytvorená zo vzduchu, takže odkiaľ tieto elektróny navyše pochádzajú?
Všetko závisí od všeobecného princípu fungovania fotovoltaických materiálov.Keď fotón dopadajúceho svetla zasiahne účinnú látku, zvyčajne kremík, vyrazí 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 dizajnu solárnych článkov.V mnohých optoelektronických materiáloch sa účinnosť stráca mnohými spôsobmi, vrátane prípadov, keď sa fotóny odrazia od zariadenia alebo sa elektróny rekombinujú s „dierami“, ktoré zostali v atómoch predtým, ako ich obvod zhromaždí.
Ale Aaltov tím 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 externej kvantovej účinnosti zariadenia dosiahnuť 130 %.Výsledky tímu dokonca nezávisle overil nemecký národný metrologický inštitút PTB (Nemecký federálny inštitút fyziky).
Podľa výskumníkov by táto rekordná účinnosť mohla zlepšiť výkon v podstate akéhokoľvek fotodetektora vrátane solárnych článkov a iných svetelných senzorov a nový detektor sa už komerčne využíva.
Čas odoslania: 31. júla 2023