Черен силиконфотодетекторрекорд: външна квантова ефективност до 132%
Според съобщения в медиите изследователи от университета Аалто са разработили оптоелектронно устройство с външна квантова ефективност до 132%. Това невероятно постижение беше постигнато чрез използване на наноструктуриран черен силиций, който може да бъде голям пробив за слънчеви клетки и другифотодетектори. Ако едно хипотетично фотоволтаично устройство има външна квантова ефективност от 100 процента, това означава, че всеки фотон, който го удари, произвежда електрон, който се събира като електричество чрез верига.
И това ново устройство не само постига 100 процента ефективност, но повече от 100 процента. 132% означава средно 1,32 електрона на фотон. Той използва черен силиций като активен материал и има конична и колонна наноструктура, която може да абсорбира ултравиолетова светлина.
Очевидно не можете да създадете 0,32 допълнителни електрона от въздуха, в крайна сметка физиката казва, че енергията не може да бъде създадена от нищото, така че откъде идват тези допълнителни електрони?
Всичко се свежда до общия принцип на работа на фотоволтаичните материали. Когато фотон от падащата светлина удари активно вещество, обикновено силиций, той избива електрон от един от атомите. Но в някои случаи високоенергиен фотон може да избие два електрона, без да наруши законите на физиката.
Няма съмнение, че овладяването на този феномен може да бъде много полезно за подобряване на дизайна на слънчевите клетки. В много оптоелектронни материали ефективността се губи по редица начини, включително когато фотоните се отразяват от устройството или електроните се рекомбинират с „дупките“, останали в атомите, преди да бъдат събрани от веригата.
Но екипът на Аалто казва, че до голяма степен са премахнали тези пречки. Черният силиций абсорбира повече фотони от други материали, а заострените и колоновидни наноструктури намаляват рекомбинацията на електрони на повърхността на материала.
Като цяло, тези постижения са позволили външната квантова ефективност на устройството да достигне 130%. Резултатите на екипа дори са били независимо проверени от националния институт по метрология на Германия, PTB (Германски федерален институт по физика).
Според изследователите тази рекордна ефективност може да подобри работата на почти всеки фотодетектор, включително слънчеви клетки и други светлинни сензори, и новият детектор вече се използва в търговската мрежа.
Време на публикуване: 31 юли 2023 г