I følge fysikernes organisasjonsnettverk rapporterte nylig at finske forskere har utviklet en svart silisiumfotodetektor med en ekstern kvanteeffektivitet på 130 %, som er første gang effektiviteten til solcelleenheter overskrider den teoretiske grensen på 100 %, noe som forventes å være betydelig. forbedre effektiviteten til fotoelektriske deteksjonsenheter, og disse enhetene er mye brukt i biler, mobiltelefoner, smartklokker og medisinsk utstyr.
En fotodetektor er en sensor som kan måle lys eller annen elektromagnetisk energi, konvertere fotoner til en elektrisk strøm, og de absorberte fotonene danner elektron-hull-par. Fotodetektoren inkluderer fotodiode og fototransistor osv. Kvanteeffektivitet brukes til å definere prosentandelen av fotoner som mottas av en enhet som en fotodetektor inn i et elektron-hull-par, det vil si at kvanteeffektiviteten er lik antall fotogenererte elektroner delt på antall innfallende fotoner.
Når et innfallende foton produserer et elektron til en ekstern krets, er den eksterne kvanteeffektiviteten til enheten 100 % (tidligere antatt å være den teoretiske grensen). I den siste studien hadde den svarte silisiumfotodetektoren en effektivitet på opptil 130 prosent, noe som betyr at ett innfallende foton produserer omtrent 1,3 elektroner.
Ifølge forskere ved Aalto-universitetet er det hemmelige våpenet bak dette store gjennombruddet ladningsbærermultiplikasjonsprosessen som skjer innenfor den unike nanostrukturen til den svarte silisiumfotodetektoren, som utløses av høyenergifotoner. Tidligere hadde forskere ikke vært i stand til å observere fenomenet i ekte enheter fordi tilstedeværelsen av elektriske og optiske tap reduserte antallet elektroner som ble samlet inn. "Våre nanostrukturerte enheter har ingen rekombinasjon og ingen refleksjonstap, så vi kan samle alle de multipliserte ladningsbærerne," forklarte studieleder professor Hera Severn.
Denne effektiviteten er verifisert av Institutt for fysisk teknologi i det tyske nasjonale metrologiske selskap (PTB), den mest nøyaktige og pålitelige måletjenesten i Europa.
Forskerne bemerker at denne rekordeffektiviteten betyr at forskere kan forbedre ytelsen til fotoelektriske deteksjonsenheter betraktelig.
"Våre detektorer har skapt stor interesse, spesielt innen bioteknologi og industriell prosessovervåking," sa Dr. Mikko Juntuna, administrerende direktør i ElfysInc, et selskap eid av Aalto University. Det er rapportert at de har begynt å produsere slike detektorer for kommersiell bruk.
Innleggstid: Jul-11-2023