Černý křemíkfotodetektorrekord: externí kvantová účinnost až 132 %
Podle zpráv z médií vyvinuli vědci z Aalto University optoelektronické zařízení s externí kvantovou účinností až 132 %. Tohoto nepravděpodobného výkonu bylo dosaženo použitím nanostrukturovaného černého křemíku, což by mohlo být zásadním průlomem pro solární články a další...fotodetektoryPokud má hypotetické fotovoltaické zařízení externí kvantovou účinnost 100 procent, znamená to, že každý foton, který ho zasáhne, vyprodukuje elektron, který je prostřednictvím obvodu shromažďován jako elektřina.
A toto nové zařízení dosahuje nejen 100% účinnosti, ale více než 100 procent. 132 % znamená průměrně 1,32 elektronů na foton. Jako aktivní materiál používá černý křemík a má kuželovou a sloupcovou nanostrukturu, která dokáže absorbovat ultrafialové světlo.
Je zřejmé, že nemůžete vytvořit 0,32 elektronů navíc ze vzduchu, koneckonců fyzika říká, že energie nemůže být vytvořena ze vzduchu, takže odkud se tyto elektrony navíc berou?
Všechno se točí kolem obecného principu fungování fotovoltaických materiálů. Když foton dopadajícího světla zasáhne aktivní látku, obvykle křemík, vybije elektron z jednoho z atomů. V některých případech však může foton s vysokou energií vybít dva elektrony, aniž by porušil jakékoli fyzikální zákony.
Není pochyb o tom, že využití tohoto jevu může být velmi užitečné pro zlepšení konstrukce solárních článků. U mnoha optoelektronických materiálů se účinnost ztrácí mnoha způsoby, včetně odrazu fotonů od zařízení nebo rekombinace elektronů s „dírami“ zbývajícími v atomech předtím, než je obvod shromáždí.
Aaltův tým ale tvrdí, že tyto překážky z velké části odstranil. Černý křemík absorbuje více fotonů než jiné materiály a zužující se a sloupcové nanostruktury snižují rekombinaci elektronů na povrchu materiálu.
Celkově tyto pokroky umožnily dosáhnout externí kvantové účinnosti zařízení až 130 %. Výsledky týmu byly dokonce nezávisle ověřeny německým národním metrologickým institutem PTB (Německý federální institut pro fyziku).
Podle výzkumníků by tato rekordní účinnost mohla zlepšit výkon v podstatě jakéhokoli fotodetektoru, včetně solárních článků a dalších světelných senzorů, a nový detektor se již komerčně používá.
Čas zveřejnění: 31. července 2023