Според мрежата на организацията на физиците наскоро съобщи, че финландски изследователи са разработили фотодетектор от черен силиций с външна квантова ефективност от 130%, което е първият път, когато ефективността на фотоволтаични устройства надвишава теоретичната граница от 100%, което се очаква значително подобряват ефективността на фотоелектрическите устройства за откриване и 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 и абсорбираните фотони да образуват двойки електрон-дупка. Фотодетекторът включва фотодиод и фототранзистор и т.н. Квантовата ефективност се използва за определяне на процента фотони, получени от устройство като фотодетектор в двойка електрон-дупка, т.е. квантовата ефективност е равна на броя на фотогенерираните електрони, разделен на броя на падащите фотони.
Когато падащ фотон произведе електрон към външна верига, външната квантова ефективност на устройството е 100% (преди това се смяташе за теоретичната граница). В последното проучване фотодетекторът от черен силиций има ефективност до 130%, 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 умножаване на носители на заряд, който се случва в рамките на уникалната наноструктура на черния силициев фотодетектор, който се задейства от високоенергийни фотони. Преди това учените не са можели да наблюдават явлението в реални устройства, тъй като наличието на електрически и оптични загуби намалява броя на събраните електрони. „Нашите наноструктурирани устройства нямат рекомбинация и загуба на отражение, така че можем да съберем всички умножени носители на заряд“, обясни ръководителят на изследването професор Хера Севърн.
Тази ефективност е потвърдена от Института по физични технологии на Германското национално общество по метрология (PTB), най-точната и надеждна услуга за измерване в Европа.
Изследователите отбелязват, че тази рекордна ефективност означава, че учените могат значително да подобрят работата на фотоелектричните устройства за откриване.
„Нашите детектори предизвикаха голям интерес, особено в областта на биотехнологиите и мониторинга на индустриалните 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