Melns silīcijsfotodetektorsIeraksts: ārējā kvantu efektivitāte līdz 132%
Saskaņā ar plašsaziņas līdzekļu ziņojumiem Aalto universitātes pētnieki ir izstrādājuši optoelektronisko ierīci ar ārēju kvantu efektivitāti līdz 132%. Šis maz ticamais varoņdarbs tika panākts, izmantojot nanostrukturētu melno silīciju, kas varētu būt galvenais izrāviens saules baterijām un citiemfotodetektoriApvidū Ja hipotētiskai fotoelektriskajai ierīcei ārējā kvantu efektivitāte ir 100 procenti, tas nozīmē, ka katrs fotons, kas sasniedz to, ražo elektronu, kas caur ķēdi tiek savākts kā elektrība.
Un šī jaunā ierīce ne tikai sasniedz 100 procentu efektivitāti, bet arī vairāk nekā 100 procentus. 132% ir vidēji 1,32 elektroni vienā fotonā. Tas kā aktīvo materiālu izmanto melnu silīciju, un tam ir konusa un kolonnu nanostruktūra, kas var absorbēt ultravioleto gaismu.
Acīmredzot jūs nevarat izveidot 0,32 papildu elektronus no gaisa, galu galā fizika saka, ka enerģiju nevar radīt no plāna gaisa, tāpēc no kurienes šie papildu elektroni nāk?
Tas viss ir atkarīgs no fotoelektrisko materiālu vispārējā darba principa. Kad krītošās gaismas fotons nonāk aktīvā vielā, parasti silīcijā, tas izsit elektronu no viena no atomiem. Bet dažos gadījumos augstas enerģijas fotons var izsist divus elektronus, nesalaužot nekādus fizikas likumus.
Nav šaubu, ka šīs parādības izmantošana var būt ļoti noderīga, lai uzlabotu saules bateriju projektēšanu. Daudzos optoelektroniskajos materiālos efektivitāte tiek zaudēta vairākos veidos, ieskaitot gadījumus, kad fotoni tiek atspoguļoti no ierīces vai elektronu rekombinācijas ar “caurumiem”, kas atstāti atomos pirms apkopošanas ķēdes laikā.
Bet Aalto komanda saka, ka viņi lielākoties ir noņēmuši šos šķēršļus. Melnais silīcijs absorbē vairāk fotonu nekā citi materiāli, un konusveida un kolonnu nanostruktūras samazina elektronu rekombināciju uz materiāla virsmas.
Kopumā šie avansi ļāva ierīces ārējai kvantu efektivitātei sasniegt 130%. Komandas rezultātus pat patstāvīgi pārbaudīja Vācijas Nacionālais metroloģijas institūts PTB (Vācijas Federālais fizikas institūts).
Pēc pētnieku domām, šī ierakstu efektivitāte varētu uzlabot jebkura fotodetektora, ieskaitot saules baterijas un citu gaismas sensoru, veiktspēju, un jaunais detektors jau tiek izmantots komerciāli.
Pasta laiks: jūlijs-31-2023