Черный кремнийфотодетекторрекорд: внешняя квантовая эффективность до 132%
По данным СМИ, исследователи Университета Аалто разработали оптоэлектронное устройство с внешним квантовым выходом до 132%.Это маловероятное достижение было достигнуто за счет использования наноструктурированного черного кремния, который может стать крупным прорывом в области солнечных батарей и других технологий.фотодетекторы.Если гипотетическое фотоэлектрическое устройство имеет внешнюю квантовую эффективность 100 процентов, это означает, что каждый фотон, попадающий на него, производит электрон, который собирается в виде электричества через цепь.
И это новое устройство достигает не только 100-процентной эффективности, но и более 100 процентов.132% означает в среднем 1,32 электрона на фотон.В качестве активного материала он использует черный кремний и имеет коническую и столбчатую наноструктуру, способную поглощать ультрафиолетовый свет.
Очевидно, что вы не можете создать 0,32 дополнительных электрона из воздуха, в конце концов, физика говорит, что энергия не может быть создана из воздуха, так откуда же берутся эти дополнительные электроны?
Все сводится к общему принципу работы фотоэлектрических материалов.Когда фотон падающего света попадает на активное вещество, обычно кремний, он выбивает электрон из одного из атомов.Но в некоторых случаях фотон высокой энергии может выбить два электрона, не нарушая при этом никаких законов физики.
Нет сомнений в том, что использование этого явления может оказаться очень полезным для улучшения конструкции солнечных элементов.Во многих оптоэлектронных материалах эффективность теряется по ряду причин, в том числе, когда фотоны отражаются от устройства или электроны рекомбинируются с «дырками», оставшимися в атомах, прежде чем они будут собраны цепью.
Но команда Аалто утверждает, что они в значительной степени устранили эти препятствия.Черный кремний поглощает больше фотонов, чем другие материалы, а конические и столбчатые наноструктуры уменьшают рекомбинацию электронов на поверхности материала.
В целом эти достижения позволили внешней квантовой эффективности устройства достичь 130%.Результаты команды были даже независимо проверены Национальным институтом метрологии Германии PTB (Немецкий федеральный институт физики).
По мнению исследователей, такая рекордная эффективность могла бы улучшить работу практически любого фотодетектора, включая солнечные элементы и другие датчики света, и новый детектор уже используется в коммерческих целях.
Время публикации: 31 июля 2023 г.