Černý silikonový fotodetektor: externí kvantová účinnost až 132%

Černý křemíkfotodetektorZáznam: Externí kvantová účinnost až 132%

Podle mediálních zpráv vyvinuli vědci na AALTO University optoelektronické zařízení s externí kvantovou účinností až 132%. Tento nepravděpodobný výkon byl dosažen pomocí nanostrukturovaného černého křemíku, který by mohl být hlavním průlomem pro solární články a dalšífotodetektory. Pokud má hypotetické fotovoltaické zařízení externí kvantovou účinnost 100 procent, znamená to, že každý foton, který zasáhne, produkuje elektron, který se shromažďuje jako elektřina prostřednictvím obvodu.

A toto nové zařízení nejen dosahuje 100 % účinnosti, ale více než 100 procent. 132% znamená průměrně 1,32 elektronů na foton. Jako aktivní materiál používá černý křemík a má kužel a sloupcovou nanostrukturu, která může absorbovat ultrafialové světlo.

Je zřejmé, že z tenkého vzduchu nemůžete vytvořit 0,32 navíc, fyzika říká, že energii nelze vytvořit z tenkého vzduchu, takže odkud tyto další elektrony pocházejí?

To vše jde na obecný pracovní princip fotovoltaických materiálů. Když foton dopadajícího světla zasáhne účinnou látku, obvykle křemík, srazí elektroron z jednoho z atomů. V některých případech však může vysoce energetický foton vyrazit dva elektrony, aniž by porušil jakékoli fyzické zákony.

Není pochyb o tom, že využití tohoto jevu může být velmi užitečné při zlepšování návrhu solárních článků. V mnoha optoelektronických materiálech je účinnost ztracena mnoha způsoby, včetně toho, kdy se fotony odrážejí ze zařízení nebo elektronů rekombinují s „otvory“, které zůstaly v atomech před shromážděním obvodu.

Tým Aalto však říká, že tyto překážky z velké části odstranili. Černý křemík absorbuje více fotonů než jiné materiály a zužující se a sloupcová nanostruktury snižují rekombinaci elektronů na povrchu materiálu.

Celkově tyto pokroky umožnily externí kvantové účinnosti zařízení dosáhnout 130%. Výsledky týmu byly dokonce nezávisle ověřeny německým národním metrologickým institutem, PTB (německý federální institut fyziky).

Podle vědců by tato účinnost záznamu mohla zlepšit výkon v podstatě všech fotodetektorů, včetně solárních článků a dalších světelných senzorů, a nový detektor se již komerčně používá.