Enligt fysikerorganisationens nätverk rapporterade nyligen att finska forskare har utvecklat en svart kiselfotodetektor med en extern kvantverkningsgrad på 130 %, vilket är första gången som verkningsgraden hos solcellsapparater överskrider den teoretiska gränsen på 100 %, vilket förväntas kraftigt förbättra effektiviteten hos fotoelektriska detektionsenheter, och dessa enheter används ofta i bilar, mobiltelefoner, smarta klockor och medicinsk utrustning.
En fotodetektor är en sensor som kan mäta ljus eller annan elektromagnetisk energi, omvandla fotoner till en elektrisk ström och de absorberade fotonerna bildar elektron-hålpar.Fotodetektorn inkluderar fotodiod och fototransistor, etc. Kvanteffektivitet används för att definiera procentandelen fotoner som tas emot av en anordning såsom en fotodetektor i ett elektron-hålpar, det vill säga kvanteffektiviteten är lika med antalet fotogenererade elektroner dividerat med antalet infallande fotoner.
När en infallande foton producerar en elektron till en extern krets är enhetens externa kvantverkningsgrad 100 % (som tidigare ansågs vara den teoretiska gränsen).I den senaste studien hade den svarta kiselfotodetektorn en verkningsgrad på upp till 130 procent, vilket innebär att en infallande foton producerar cirka 1,3 elektroner.
Enligt Aalto-universitetets forskare är det hemliga vapnet bakom detta stora genombrott laddningsbärarförökningsprocessen som sker inom den unika nanostrukturen hos den svarta kiselfotodetektorn, som utlöses av högenergifotoner.Tidigare hade forskare inte kunnat observera fenomenet i verkliga enheter eftersom närvaron av elektriska och optiska förluster minskade antalet insamlade elektroner."Våra nanostrukturerade enheter har ingen rekombination och ingen reflektionsförlust, så vi kan samla alla multiplicerade laddningsbärare", förklarade studieledaren professor Hera Severn.
Denna effektivitet har verifierats av Institute of Physical Technology i det tyska nationella metrologisällskapet (PTB), den mest exakta och pålitliga mättjänsten i Europa.
Forskarna noterar att denna rekordeffektivitet innebär att forskare avsevärt kan förbättra prestandan hos fotoelektriska detektionsenheter.
"Våra detektorer har skapat ett stort intresse, särskilt inom områdena bioteknik och industriell processövervakning", säger Dr. Mikko Juntuna, VD för ElfysInc, ett företag som ägs av Aalto-universitetet.Det rapporteras att de har börjat tillverka sådana detektorer för kommersiellt bruk.
Posttid: 2023-jul-11