Фотодетектор со црн силициум: надворешна квантна ефикасност до 132%

Црн силиконфотодетекторрекорд: надворешна квантна ефикасност до 132%

Според медиумските извештаи, истражувачите на Универзитетот Алто развиле оптоелектронски уред со надворешна квантна ефикасност до 132%. Овој неверојатен подвиг е постигнат со употреба на наноструктуриран црн силициум, што би можело да биде голем пробив за сончевите ќелии и другифотодетекториАко хипотетички фотоволтаичен уред има надворешна квантна ефикасност од 100 проценти, тоа значи дека секој фотон што ќе го погоди произведува електрон, кој се собира како електрична енергија преку коло.

И овој нов уред не само што постигнува 100 проценти ефикасност, туку и повеќе од 100 проценти. 132% значи просечно 1,32 електрони по фотон. Користи црн силициум како активен материјал и има конусна и колонообразна наноструктура што може да апсорбира ултравиолетова светлина.

Очигледно е дека не можете да создадете 0,32 дополнителни електрони од воздух, на крајот на краиштата, физиката вели дека енергијата не може да се создаде од воздух, па од каде доаѓаат овие дополнителни електрони?

Сè се сведува на општиот принцип на работа на фотоволтаичните материјали. Кога фотон од паѓачката светлина ќе удри во активна супстанца, обично силициум, тој исфрла електрон од еден од атомите. Но, во некои случаи, фотон со висока енергија може да исфрли два електрони без да ги прекрши законите на физиката.

Нема сомнение дека искористувањето на овој феномен може да биде многу корисно во подобрувањето на дизајнот на сончевите ќелии. Кај многу оптоелектронски материјали, ефикасноста се губи на повеќе начини, вклучително и кога фотоните се одбиваат од уредот или електроните се рекомбинираат со „дупките“ оставени во атомите пред да бидат собрани од колото.

Но, тимот на Алто вели дека во голема мера ги отстраниле тие пречки. Црниот силициум апсорбира повеќе фотони од другите материјали, а конусните и колонообразните наноструктури ја намалуваат електронската рекомбинација на површината на материјалот.

Генерално, овие достигнувања овозможија надворешната квантна ефикасност на уредот да достигне 130%. Резултатите на тимот дури беа независно потврдени од страна на германскиот национален метролошки институт, PTB (Германски федерален институт за физика).

Според истражувачите, оваа рекордна ефикасност би можела да ги подобри перформансите на практично секој фотодетектор, вклучувајќи ги и сончевите ќелии и другите светлосни сензори, а новиот детектор веќе се користи комерцијално.