Черен силицийфотодетекторрекорд: външна квантова ефективност до 132%
Според съобщения в медиите, изследователи от университета Аалто са разработили оптоелектронно устройство с външна квантова ефективност до 132%. Това неочаквано постижение е постигнато чрез използване на наноструктуриран черен силиций, което може да бъде голям пробив за слънчевите клетки и други...фотодетекториАко 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 и над 100 процента. 132% означава средно 1,32 електрона на фотон. Използва черен силиций като активен материал и има конусовидна и колонна наноструктура, която може да абсорбира ултравиолетова светлина.
Очевидно е, че не можете да създадете 0,32 допълнителни електрона от нищото, в края на краищата 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 попадне върху активно вещество, обикновено силиций, той избива електрон от един от атомите. Но в някои случаи, високоенергиен фотон може да избие два електрона, без да нарушава никакви закони на физиката.
Няма съмнение, че овладяването на това явление 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 колоновидните наноструктури намаляват рекомбинацията на електрони върху повърхността на материала.
Като цяло, тези постижения позволиха външната квантова ефективност на устройството да достигне 130%. Резултатите на екипа дори бяха независимо проверени от германския национален метрологичен институт, PTB (Германски федерален институт по физика).
Според изследователите, тази рекордна ефективност би могла да подобри производителността на почти всеки фотодетектор, включително слънчеви клетки и други светлинни сензори, а новият детектор вече се използва в търговската мрежа.
Време на публикуване: 31 юли 2023 г.