Rekod fotodetektor silikon hitam: kecekapan kuantum luaran sehingga 132%

Silikon hitampengesan fotorekod: kecekapan kuantum luaran sehingga 132%

Menurut laporan media, para penyelidik di Universiti Aalto telah membangunkan peranti optoelektronik dengan kecekapan kuantum luaran sehingga 132%. Pencapaian yang tidak dijangka ini dicapai dengan menggunakan silikon hitam berstruktur nano, yang boleh menjadi satu kejayaan besar untuk sel suria dan lain-lain.pengesan fotoJika peranti fotovoltaik hipotetikal mempunyai kecekapan kuantum luaran sebanyak 100 peratus, ini bermakna setiap foton yang mengenainya menghasilkan elektron, yang dikumpulkan sebagai elektrik melalui litar.

Dan peranti baharu ini bukan sahaja mencapai kecekapan 100 peratus, tetapi lebih daripada 100 peratus. 132% bermaksud purata 1.32 elektron setiap foton. Ia menggunakan silikon hitam sebagai bahan aktif dan mempunyai kon dan struktur nano berkolum yang boleh menyerap cahaya ultraungu.

Jelas sekali anda tidak boleh mencipta 0.32 elektron tambahan daripada udara nipis, lagipun, fizik mengatakan bahawa tenaga tidak boleh dicipta daripada udara nipis, jadi dari manakah datangnya elektron tambahan ini?

Semuanya bergantung kepada prinsip kerja umum bahan fotovoltaik. Apabila foton cahaya datang mengenai bahan aktif, biasanya silikon, ia akan menjatuhkan elektron daripada salah satu atom. Tetapi dalam beberapa kes, foton bertenaga tinggi boleh menjatuhkan dua elektron tanpa melanggar sebarang hukum fizik.

Tidak dinafikan bahawa memanfaatkan fenomena ini boleh menjadi sangat membantu dalam menambah baik reka bentuk sel solar. Dalam banyak bahan optoelektronik, kecekapan hilang dalam beberapa cara, termasuk apabila foton dipantulkan dari peranti atau elektron bergabung semula dengan "lubang" yang ditinggalkan dalam atom sebelum dikumpulkan oleh litar.

Tetapi pasukan Aalto mengatakan bahawa mereka sebahagian besarnya telah menghilangkan halangan tersebut. Silikon hitam menyerap lebih banyak foton daripada bahan lain, dan struktur nano tirus dan kolumnar mengurangkan penggabungan semula elektron pada permukaan bahan.

Secara keseluruhan, kemajuan ini telah membolehkan kecekapan kuantum luaran peranti mencapai 130%. Keputusan pasukan itu juga telah disahkan secara bebas oleh Institut Metrologi kebangsaan Jerman, PTB (Institut Fizik Persekutuan Jerman).

Menurut para penyelidik, kecekapan rekod ini dapat meningkatkan prestasi pada dasarnya mana-mana fotodetektor, termasuk sel suria dan sensor cahaya lain, dan pengesan baharu itu sudah digunakan secara komersial.