According to the physicists organization network recently reported that Finnish researchers have developed a black silicon photodetector with an external quantum efficiency of 130%, which is the first time that the efficiency of photovoltaic devices exceeds the theoretical limit of 100%, which is expected to greatly improve the efficiency of photoelectric detection devices, and these devices are widely used in cars, mobile phones, smart watches and medical equipment.
En fotodetektor är en sensor som kan mäta ljus eller annan elektromagnetisk energi, omvandla fotoner till en elektrisk ström och de absorberade fotonerna bildar elektronhålpar. Fotodetektorn inkluderar fotodiod och fototransistor, etc. Kvanteffektivitet används för att definiera procentandelen fotoner som mottagits av en anordning såsom en fotodetektor i ett elektronhålpar, det vill säga kvanteffektiviteten är lika med antalet fotogenererade elektroner dividerade med antalet infallande fotoner.
När en incidentfoton producerar en elektron till en extern krets är enhetens externa kvanteffektivitet 100% (tidigare tros vara den teoretiska gränsen). I den senaste studien hade den svarta kiselfotodetektorn en effektivitet på upp till 130 procent, vilket innebär att en incidentfoton producerar cirka 1,3 elektroner.
Enligt Aalto University-forskare är det hemliga vapnet bakom detta stora genombrott den laddningsbärande multiplikationsprocessen som sker inom den unika nanostrukturen för den svarta kiselfotodetektorn, som utlöses av högenergifotoner. Tidigare hade forskare inte kunnat observera fenomenet i verkliga apparater eftersom närvaron av elektriska och optiska förluster minskade antalet insamlade elektroner. "Våra nanostrukturerade enheter har ingen rekombination och ingen reflektionsförlust, så vi kan samla in alla multiplicerade laddningsbärare," förklarade studieledarprofessor Hera Severn.
Denna effektivitet har verifierats av Institute of Physical Technology i German National Metrology Society (PTB), den mest exakta och pålitliga mätningstjänsten i Europa.
Forskarna noterar att denna posteffektivitet innebär att forskare kan förbättra prestandan för fotoelektriska detekteringsenheter.
"Våra detektorer har genererat mycket intresse, särskilt inom områdena bioteknik och övervakning av industriell process," säger Dr. Mikko Juntuna, VD för Elfysinc, ett företag som ägs av Aalto University. Det rapporteras att de har börjat tillverka sådana detektorer för kommersiellt bruk.
Posttid: JUL-11-2023