Swart silikonfotodetektorrekord: eksterne kwantumdoeltreffendheid tot 132%
Volgens mediaberigte het navorsers aan die Aalto Universiteit 'n optiese toestel ontwikkel met 'n eksterne kwantumdoeltreffendheid van tot 132%. Hierdie onwaarskynlike prestasie is behaal deur nanogestruktureerde swart silikon te gebruik, wat 'n groot deurbraak vir sonselle en anderfotodetektors. As '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.
Natuurlik kan jy nie 0,32 ekstra elektrone uit dun lug skep nie, fisika sê immers dat energie nie uit dun lug 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 uitslaan sonder om enige wette van fisika te breek.
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 af weerkaats word of elektrone herkombineer met die "gate" wat in die atome gelaat word voordat dit deur die stroombaan versamel word.
Maar Aalto se span sê hulle het dié struikelblokke grootliks uit die weg geruim. Swart silikon absorbeer meer fotone as ander materiale, en die tapse en kolomvormige nanostrukture verminder elektronrekombinasie op die materiaal se oppervlak.
In 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 verbeter, insluitend sonselle en ander ligsensors, en die nuwe detektor word reeds kommersieel gebruik.
Pos tyd: Jul-31-2023