Podľa nedávno zverejnenej správy siete fyzických organizácií fínski výskumníci vyvinuli čierny kremíkový fotodetektor s externou kvantovou účinnosťou 130 %, čo je prvýkrát, čo účinnosť fotovoltaických zariadení prekročila teoretický limit 100 %. Očakáva sa, že to výrazne zlepší účinnosť fotoelektrických detekčných zariadení. Tieto zariadenia sa široko používajú v automobiloch, mobilných telefónoch, inteligentných hodinkách a zdravotníckych zariadeniach.
Fotodetektor je senzor, ktorý dokáže merať svetlo alebo inú elektromagnetickú energiu, premieňať fotóny na elektrický prúd a absorbované fotóny tvoriť elektrónovo-dierové páry. Fotodetektor obsahuje fotodiódu a fototranzistor atď. Kvantová účinnosť sa používa na definovanie percenta fotónov prijatých zariadením, ako je fotodetektor, do elektrónovo-dierového páru, to znamená, že kvantová účinnosť sa rovná počtu fotogenerovaných elektrónov delenému počtom dopadajúcich fotónov.
Keď dopadajúci fotón vyprodukuje elektrón do externého obvodu, externá kvantová účinnosť zariadenia je 100 % (predtým sa predpokladalo, že je to teoretický limit). V najnovšej štúdii mal čierny kremíkový fotodetektor účinnosť až 130 percent, čo znamená, že jeden dopadajúci fotón vyprodukuje približne 1,3 elektrónu.
Podľa výskumníkov z Aalto University je tajnou zbraňou tohto významného prielomu proces násobenia nosičov náboja, ku ktorému dochádza v jedinečnej nanostruktúre čierneho kremíkového fotodetektora a ktorý je spúšťaný fotónmi s vysokou energiou. Predtým vedci neboli schopní pozorovať tento jav v reálnych zariadeniach, pretože prítomnosť elektrických a optických strát znižovala počet zozbieraných elektrónov. „Naše nanostruktúrované zariadenia nemajú žiadnu rekombináciu ani stratu odrazom, takže dokážeme zozbierať všetky znásobené nosiče náboja,“ vysvetlila vedúca štúdie profesorka Hera Severnová.
Túto účinnosť overil Inštitút fyzikálnej technológie Nemeckej národnej metrologickej spoločnosti (PTB), najpresnejšia a najspoľahlivejšia meracia služba v Európe.
Výskumníci poznamenávajú, že táto rekordná účinnosť znamená, že vedci môžu výrazne zlepšiť výkon fotoelektrických detekčných zariadení.
„Naše detektory vzbudili veľký záujem, najmä v oblastiach biotechnológie a monitorovania priemyselných procesov,“ povedal Dr. Mikko Juntuna, generálny riaditeľ spoločnosti ElfysInc, ktorú vlastní Univerzita Aalto. Údajne začali vyrábať takéto detektory na komerčné použitie.
Čas uverejnenia: 11. júla 2023