Menurut rangkaian organisasi fizik baru-baru ini melaporkan bahawa penyelidik Finland telah membangunkan pengesan foto silikon hitam dengan kecekapan kuantum luaran sebanyak 130%, yang merupakan kali pertama kecekapan peranti fotovoltaik melebihi had teori 100%, yang dijangka dapat meningkatkan kecekapan peranti pengesanan fotoelektrik dengan ketara, dan peranti ini digunakan secara meluas dalam kereta, telefon bimbit, jam tangan pintar dan peralatan perubatan.
Fotopengesan ialah sensor yang boleh mengukur cahaya atau tenaga elektromagnet lain, menukar foton kepada arus elektrik, dan foton yang diserap membentuk pasangan elektron-lubang. Fotopengesan termasuk fotodiod dan fototransistor, dsb. Kecekapan kuantum digunakan untuk menentukan peratusan foton yang diterima oleh peranti seperti fotopengesan ke dalam pasangan elektron-lubang, iaitu, kecekapan kuantum adalah sama dengan bilangan elektron fotojana dibahagikan dengan bilangan foton insiden.
Apabila foton datang menghasilkan elektron ke litar luaran, kecekapan kuantum luaran peranti adalah 100% (sebelum ini dianggap sebagai had teori). Dalam kajian terkini, fotodetektor silikon hitam mempunyai kecekapan sehingga 130 peratus, yang bermaksud bahawa satu foton datang menghasilkan kira-kira 1.3 elektron.
Menurut penyelidik Universiti Aalto, senjata rahsia di sebalik kejayaan besar ini ialah proses pendaraban pembawa cas yang berlaku dalam nanostruktur unik pengesan foto silikon hitam, yang dicetuskan oleh foton bertenaga tinggi. Sebelum ini, saintis tidak dapat memerhatikan fenomena ini dalam peranti sebenar kerana kehadiran kehilangan elektrik dan optik mengurangkan bilangan elektron yang terkumpul. "Peranti nanostruktur kami tidak mempunyai penggabungan semula dan tiada kehilangan pantulan, jadi kami boleh mengumpul semua pembawa cas yang didarab," jelas ketua kajian Profesor Hera Severn.
Kecekapan ini telah disahkan oleh Institut Teknologi Fizikal Persatuan Metrologi Kebangsaan Jerman (PTB), perkhidmatan pengukuran yang paling tepat dan andal di Eropah.
Para penyelidik menyatakan bahawa kecekapan rekod ini bermakna saintis boleh meningkatkan prestasi peranti pengesanan fotoelektrik dengan ketara.
“Pengesan kami telah menarik banyak minat, terutamanya dalam bidang bioteknologi dan pemantauan proses perindustrian,” kata Dr. Mikko Juntuna, Ketua Pegawai Eksekutif ElfysInc, sebuah syarikat milik Universiti Aalto. Dilaporkan bahawa mereka telah mula mengeluarkan pengesan sedemikian untuk kegunaan komersial.
Masa siaran: 11 Julai 2023