Síť organizací fyziků nedávno oznámila, že finští výzkumníci vyvinuli černý křemíkový fotodetektor s externí kvantovou účinností 130 %, což je poprvé, kdy účinnost fotovoltaických zařízení překročí teoretickou hranici 100 %, což se očekává velmi zlepšit účinnost fotoelektrických detekčních zařízení a tato zařízení jsou široce používána v automobilech, mobilních telefonech, chytrých hodinkách a lékařských zařízeních.
Fotodetektor je senzor, který dokáže měřit světlo nebo jinou elektromagnetickou energii, přeměňovat fotony na elektrický proud a absorbované fotony tvoří páry elektron-díra. Fotodetektor zahrnuje fotodiodu a fototranzistor atd. Kvantová účinnost se používá k definování procenta fotonů přijatých zařízením, jako je fotodetektor, do páru elektron-díra, to znamená, že kvantová účinnost je rovna počtu fotogenerovaných elektronů děleno počet dopadajících fotonů.
Když dopadající foton produkuje elektron do vnějšího obvodu, externí kvantová účinnost zařízení je 100 % (dříve se považovalo za teoretický limit). V nejnovější studii měl černý křemíkový fotodetektor účinnost až 130 procent, což znamená, že jeden dopadající foton vyprodukuje asi 1,3 elektronu.
Podle výzkumníků z Aalto University je tajnou zbraní za tímto velkým průlomem proces násobení nosiče náboje, ke kterému dochází v jedinečné nanostruktuře černého křemíkového fotodetektoru, který je spouštěn vysokoenergetickými fotony. Dříve nebyli vědci schopni tento jev pozorovat na skutečných zařízeních, protože přítomnost elektrických a optických ztrát snížila počet shromážděných elektronů. "Naše nanostrukturní zařízení nemají žádnou rekombinaci ani ztrátu odrazem, takže můžeme shromáždit všechny znásobené nosiče náboje," vysvětlila vedoucí studie profesorka Hera Severn.
Tato účinnost byla ověřena Institutem fyzikálních technologií Německé národní metrologické společnosti (PTB), nejpřesnější a nejspolehlivější měřicí službou v Evropě.
Výzkumníci poznamenávají, že tato rekordní účinnost znamená, že vědci mohou výrazně zlepšit výkon fotoelektrických detekčních zařízení.
„Naše detektory vzbudily velký zájem, zejména v oblastech biotechnologie a monitorování průmyslových procesů,“ řekl Dr. Mikko Juntuna, generální ředitel ElfysInc, společnosti vlastněné univerzitou Aalto. Uvádí se, že začali vyrábět takové detektory pro komerční použití.
Čas odeslání: 11. července 2023