Swart silikonfotodetektorrekord: eksterne kwantumdoeltreffendheid tot 132%
Volgens mediaberigte het navorsers aan die Aalto Universiteit 'n opto-elektroniese toestel ontwikkel met 'n eksterne kwantumdoeltreffendheid van tot 132%. Hierdie onwaarskynlike prestasie is bereik deur nanogestruktureerde swart silikon te gebruik, wat 'n groot deurbraak vir sonselle en ander kan wees.fotodetektorsAs 'n hipotetiese fotovoltaïese toestel 'n eksterne kwantumdoeltreffendheid van 100 persent het, beteken dit dat elke foton wat dit tref 'n elektron produseer, wat as elektrisiteit deur 'n stroombaan versamel word.
En hierdie nuwe toestel bereik nie net 100 persent doeltreffendheid nie, maar meer as 100 persent. 132% beteken 'n gemiddeld van 1.32 elektrone per foton. Dit gebruik swart silikon as die aktiewe materiaal en het 'n keël- en kolomvormige nanostruktuur wat ultravioletlig kan absorbeer.
Jy kan natuurlik nie 0.32 ekstra elektrone uit niks skep nie, want fisika sê immers dat energie nie uit niks geskep kan word nie, so waar kom hierdie ekstra elektrone vandaan?
Dit kom alles neer op die algemene werkbeginsel van fotovoltaïese materiale. Wanneer 'n foton van die invallende lig 'n aktiewe stof, gewoonlik silikon, tref, slaan dit 'n elektron uit een van die atome. Maar in sommige gevalle kan 'n hoë-energie foton twee elektrone uitskakel sonder om enige wette van fisika te oortree.
Daar is geen twyfel dat die benutting van hierdie verskynsel baie nuttig kan wees om die ontwerp van sonselle te verbeter nie. In baie opto-elektroniese materiale gaan doeltreffendheid op 'n aantal maniere verlore, insluitend wanneer fotone van die toestel weerkaats word of elektrone met die "gate" wat in die atome gelaat word, herkombineer voordat dit deur die stroombaan versamel word.
Maar Aalto se span sê hulle het daardie struikelblokke grootliks verwyder. Swart silikon absorbeer meer fotone as ander materiale, en die taps toelopende en kolomvormige nanostrukture verminder elektronrekombinasie op die materiaal se oppervlak.
Oor die algemeen het hierdie vooruitgang die eksterne kwantumdoeltreffendheid van die toestel in staat gestel om 130% te bereik. Die span se resultate is selfs onafhanklik geverifieer deur Duitsland se nasionale Metrologie-instituut, die PTB (Duitse Federale Instituut vir Fisika).
Volgens die navorsers kan hierdie rekorddoeltreffendheid die werkverrigting van basies enige fotodetektor, insluitend sonselle en ander ligsensors, verbeter, en die nuwe detektor word reeds kommersieel gebruik.
Plasingstyd: 31 Julie 2023