Černý křemíkfotodetektorzáznam: externí kvantová účinnost až 132 %
Podle zpráv médií vyvinuli vědci z Aalto University optoelektronické zařízení s externí kvantovou účinností až 132 %. Tohoto nepravděpodobného výkonu bylo dosaženo použitím nanostrukturovaného černého křemíku, který by mohl být velkým průlomem pro solární články a dalšífotodetektory. Pokud má hypotetické fotovoltaické zařízení externí kvantovou účinnost 100 procent, znamená to, že každý foton, který do něj zasáhne, produkuje elektron, který je sbírán jako elektřina obvodem.
A toto nové zařízení dosahuje nejen 100procentní účinnosti, ale více než 100 procent. 132 % znamená průměr 1,32 elektronu na foton. Jako aktivní materiál používá černý křemík a má kuželovou a sloupcovou nanostrukturu, která dokáže absorbovat ultrafialové světlo.
Je zřejmé, že ze vzduchu nemůžete vytvořit 0,32 elektronů navíc, koneckonců fyzika říká, že energii nelze vytvořit ze vzduchu, takže odkud tyto elektrony navíc pocházejí?
Vše závisí na obecném principu fungování fotovoltaických materiálů. Když foton dopadajícího světla narazí na aktivní látku, obvykle křemík, vyrazí elektron z jednoho z atomů. Ale v některých případech může vysokoenergetický foton vyřadit dva elektrony, aniž by porušil jakýkoli fyzikální zákon.
Není pochyb o tom, že využití tohoto jevu může být velmi užitečné při zlepšování konstrukce solárních článků. V mnoha optoelektronických materiálech dochází ke ztrátě účinnosti mnoha způsoby, včetně případů, kdy se fotony odrážejí od zařízení nebo se elektrony rekombinují s „dírami“ ponechanými v atomech předtím, než jsou shromážděny obvodem.
Ale Aaltův tým říká, že tyto překážky z velké části odstranil. Černý křemík absorbuje více fotonů než jiné materiály a zúžené a sloupcové 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 výzkumníků by tato rekordní účinnost mohla zlepšit výkon v podstatě jakéhokoli fotodetektoru, včetně solárních článků a dalších světelných senzorů, a nový detektor je již komerčně využíván.
Čas odeslání: 31. července 2023