Според мрежата от организации на физиците, наскоро беше съобщено, че финландски изследователи са разработили черен силициев фотодетектор с външна квантова ефективност от 130%. Това е първият път, когато ефективността на фотоволтаичните устройства надвишава теоретичната граница от 100%. Очаква се това значително да подобри ефективността на фотоелектричните устройства за откриване. Тези устройства се използват широко в автомобили, мобилни телефони, смарт часовници и медицинско оборудване.
Фотодетекторът е сензор, който може да измерва светлина или друга електромагнитна енергия, да преобразува фотоните в електрически ток, а абсорбираните фотони образуват електрон-дупкови двойки. Фотодетекторът включва фотодиод и фототранзистор и др. Квантовата ефективност се използва за определяне на процента фотони, получени от устройство като фотодетектор в електрон-дупкова двойка, т.е. квантовата ефективност е равна на броя фотогенерирани електрони, разделен на броя на падащите фотони.
Когато падащ фотон произвежда електрон към външна верига, външната квантова ефективност на устройството е 100% (преди се смяташе за теоретична граница). В последното проучване черният силициев фотодетектор е показал ефективност до 130 процента, което означава, че един падащ фотон произвежда около 1,3 електрона.
Според изследователи от университета Аалто, тайното оръжие зад този голям пробив е процесът на умножение на носителите на заряд, който се случва в уникалната наноструктура на черния силициев фотодетектор, задействан от високоенергийни фотони. Преди това учените не са били в състояние да наблюдават явлението в реални устройства, тъй като наличието на електрически и оптични загуби е намалявало броя на събраните електрони. „Нашите наноструктурирани устройства нямат рекомбинация и нямат загуби от отражение, така че можем да съберем всички умножени носители на заряд“, обясни ръководителят на изследването професор Хера Северн.
Тази ефективност е потвърдена от Института по физическа технология на Германското национално метрологично дружество (PTB), най-точната и надеждна измервателна служба в Европа.
Изследователите отбелязват, че тази рекордна ефективност означава, че учените могат значително да подобрят производителността на фотоелектричните устройства за откриване.
„Нашите детектори предизвикаха голям интерес, особено в областта на биотехнологиите и мониторинга на промишлените процеси“, каза д-р Мико Джунтуна, главен изпълнителен директор на ElfysInc, компания, собственост на университета Аалто. Съобщава се, че те са започнали да произвеждат такива детектори за търговска употреба.
Време на публикуване: 11 юли 2023 г.