Svart kiselfotodetektorRecord: Extern kvanteffektivitet upp till 132%
Enligt medierapporter har forskare vid Aalto University utvecklat en optoelektronisk enhet med en extern kvanteffektivitet på upp till 132%. Denna osannolika prestation uppnåddes genom att använda nanostrukturerat svart kisel, vilket kan vara ett stort genombrott för solceller och andrafotodetektorer. Om en hypotetisk fotovoltaisk anordning har en extern kvanteffektivitet på 100 procent, betyder det att varje foton som träffar den producerar en elektron, som samlas in som elektricitet genom en krets.
Och den här nya enheten uppnår inte bara 100 procent effektivitet, utan mer än 100 procent. 132% betyder i genomsnitt 1,32 elektroner per foton. Den använder svart kisel som det aktiva materialet och har en kon- och kolumn nanostruktur som kan absorbera ultraviolett ljus.
Uppenbarligen kan du inte skapa 0,32 extra elektroner ur tunn luft, trots allt säger fysiken att energi inte kan skapas ur tunn luft, så var kommer dessa extra elektroner ifrån?
Allt handlar om den allmänna arbetsprincipen för fotovoltaiska material. När en foton av det infallande ljuset träffar ett aktivt ämne, vanligtvis kisel, slår det en elektron ur en av atomerna. Men i vissa fall kan en högenergifoton slå ut två elektroner utan att bryta fysiklagar.
Det råder ingen tvekan om att det kan vara till stor hjälp för att förbättra detta fenomen för att förbättra utformningen av solceller. I många optoelektroniska material förloras effektiviteten på flera sätt, inklusive när fotoner reflekteras från enheten eller elektronerna rekombinerar med "hålen" kvar i atomerna innan de samlas in av kretsen.
Men Aaltos team säger att de till stor del har tagit bort dessa hinder. Svart kisel absorberar fler fotoner än andra material, och de avsmalnande och kolumniska nanostrukturerna minskar elektronrekombinationen på materialets yta.
Sammantaget har dessa framsteg gjort det möjligt för enhetens externa kvanteffektivitet att nå 130%. Teamets resultat har till och med verifierats oberoende av Tysklands National Metrology Institute, PTB (German Federal Institute of Physics).
Enligt forskarna kan denna posteffektivitet förbättra prestandan för i princip alla fotodetektor, inklusive solceller och andra ljussensorer, och den nya detektorn används redan kommersiellt.
Posttid: JUL-31-2023