Black Silicon Photodetector Record: Ekstern kvanteeffektivitet opp til 132%

Svart silisiumfotodetektorRegistrering: Ekstern kvanteeffektivitet opp til 132%

I følge medieoppslag har forskere ved Aalto University utviklet en optoelektronisk enhet med en ekstern kvanteeffektivitet på opptil 132%. Denne usannsynlige bragden ble oppnådd ved å bruke nanostrukturert svart silisium, som kan være et stort gjennombrudd for solceller og annetFotodetektorer. Hvis en hypotetisk solcelleanordning har en ekstern kvanteeffektivitet på 100 prosent, betyr det at hvert foton som treffer det produserer et elektron, som blir samlet inn som elektrisitet gjennom en krets.

Og denne nye enheten oppnår ikke bare 100 prosent effektivitet, men mer enn 100 prosent. 132% betyr et gjennomsnitt på 1,32 elektroner per foton. Den bruker svart silisium som det aktive materialet og har en kjegle og søyle nanostruktur som kan absorbere ultrafiolett lys.

Det er klart at du ikke kan lage 0,32 ekstra elektroner ut av tynn luft, tross alt sier fysikk at energi ikke kan skapes av tynn luft, så hvor kommer disse ekstra elektronene fra?

Det hele kommer ned på det generelle arbeidsprinsippet for fotovoltaiske materialer. Når et foton av det innfallende lyset treffer et aktivt stoff, vanligvis silisium, banker det et elektron ut av et av atomene. Men i noen tilfeller kan et foton med høy energi slå ut to elektroner uten å bryte noen fysikklover.

Det er ingen tvil om at å utnytte dette fenomenet kan være veldig nyttig for å forbedre utformingen av solceller. I mange optoelektroniske materialer går effektiviteten tapt på flere måter, inkludert når fotoner reflekteres av enheten eller elektronene rekombin med "hullene" som er igjen i atomene før de samles av kretsen.

Men Aaltos team sier at de i stor grad har fjernet hindringene. Svart silisium absorberer flere fotoner enn andre materialer, og de avsmalnede og søyle nanostrukturer reduserer elektronrekombinasjon på materialets overflate.

Totalt sett har disse fremskrittene muliggjort den eksterne kvanteeffektiviteten til enheten å nå 130%. Teamets resultater har til og med blitt bekreftet uavhengig av Tysklands National Metrology Institute, PTB (German Federal Institute of Physics).

I følge forskerne kan denne rekordeffektiviteten forbedre ytelsen til i utgangspunktet hvilken som helst fotodetektor, inkludert solceller og andre lyssensorer, og den nye detektoren brukes allerede kommersielt.