Mustan piivalon detektorin tallennus: ulkoinen kvanttihyötysuhde jopa 132 %

Musta piivaloilmaisinennätys: ulkoinen kvanttihyötysuhde jopa 132%

Mediatietojen mukaan Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet optoelektronisen laitteen, jonka ulkoinen kvanttihyötysuhde on jopa 132 %. Tämä epätodennäköinen saavutus saavutettiin käyttämällä nanorakenteista mustaa piitä, joka voisi olla merkittävä läpimurto aurinkokennoissa ja muissa elektroniikkalaitteissa.valoilmaisimetJos hypoteettisen aurinkosähkölaitteen ulkoinen kvanttihyötysuhde on 100 prosenttia, se tarkoittaa, että jokainen siihen osuva fotoni tuottaa elektronin, joka kerätään sähkönä virtapiirin kautta.

Ja tämä uusi laite ei saavuta ainoastaan ​​100 prosentin hyötysuhdetta, vaan yli 100 prosenttia. 132 % tarkoittaa keskimäärin 1,32 elektronia fotonia kohden. Se käyttää mustaa piitä aktiivisena materiaalina ja siinä on kartio- ja pylväsmainen nanorakenne, joka voi absorboida ultraviolettivaloa.

Ilmeisesti et voi luoda 0,32 ylimääräistä elektronia tyhjästä. Fysiikan mukaan energiaa ei kuitenkaan voida luoda tyhjästä, joten mistä nämä ylimääräiset elektronit tulevat?

Kaikki riippuu aurinkosähkömateriaalien yleisestä toimintaperiaatteesta. Kun tulevan valon fotoni osuu aktiiviseen aineeseen, yleensä piihin, se irrottaa elektronin yhdestä atomista. Joissakin tapauksissa korkeaenerginen fotoni voi kuitenkin irrottaa kaksi elektronia rikkomatta fysiikan lakeja.

Ei ole epäilystäkään siitä, että tämän ilmiön valjastaminen voi olla erittäin hyödyllistä aurinkokennojen suunnittelun parantamisessa. Monissa optoelektronisissa materiaaleissa tehokkuus heikkenee monin tavoin, mukaan lukien silloin, kun fotonit heijastuvat laitteesta tai elektronit yhdistyvät uudelleen atomien "reikiin" ennen kuin piiri kerää ne.

Mutta Aallon tiimi sanoo, että he ovat suurelta osin poistaneet nämä esteet. Musta pii absorboi enemmän fotoneja kuin muut materiaalit, ja kapenevat ja pylväsmäiset nanorakenteet vähentävät elektronien rekombinaatiota materiaalin pinnalla.

Kaiken kaikkiaan nämä edistysaskeleet ovat mahdollistaneet laitteen ulkoisen kvanttihyötysuhteen saavuttamisen 130 prosentissa. Tiimin tulokset on jopa itsenäisesti varmentanut Saksan kansallinen metrologian laitos, PTB (Saksan liittovaltion fysiikan instituutti).

Tutkijoiden mukaan tämä ennätystehokkuus voisi parantaa käytännössä minkä tahansa valoilmaisimen, mukaan lukien aurinkokennot ja muut valoanturit, suorituskykyä, ja uutta ilmaisinta käytetään jo kaupallisesti.