Musta piifotodetektoriTietue: Ulkoinen kvanttitehokkuus enintään 132%
Tiedotusvälineiden mukaan Aalto -yliopiston tutkijat ovat kehittäneet optoelektronisen laitteen, jonka ulkoinen kvanttitehokkuus on jopa 132%. Tämä epätodennäköinen saavutus saavutettiin käyttämällä nanorakentetusta mustaa piitä, mikä voi olla merkittävä läpimurto aurinkokennoille ja muillefotodeektorit. Jos hypoteettisen aurinkosähkön laitteen ulkoinen kvanttitehokkuus on 100 prosenttia, se tarkoittaa, että jokainen siihen lyövä fotoni tuottaa elektronin, joka kerätään sähköksi piirin läpi.
Ja tämä uusi laite ei vain saavuta 100 -prosenttisesti tehokkuutta, vaan yli 100 prosenttia. 132% tarkoittaa keskimäärin 1,32 elektronia fotonia kohti. Se käyttää mustaa piitä aktiivisena materiaalina ja siinä on kartio- ja pylväs -nanorakenne, joka voi absorboida ultraviolettivaloa.
Ilmeisesti et voi luoda 0,32 ylimääräistä elektronia ohuesta ilmasta, fysiikka sanoo, että energiaa ei voida luoda ohuesta ilmasta, joten mistä nämä ylimääräiset elektronit tulevat?
Se kaikki johtuu aurinkosähkömateriaalien yleisestä työperiaatteesta. Kun tapahtuvan valon fotoni osuu aktiiviseen aineeseen, yleensä piitä, se koputtaa elektronin yhdestä atomista. Mutta joissain tapauksissa korkean energian fotoni voi lyödä kaksi elektronia rikkomatta fysiikan lakeja.
Ei ole epäilystäkään siitä, että tämän ilmiön hyödyntäminen voi olla erittäin hyödyllinen aurinkokennojen suunnittelun parantamisessa. Monissa optoelektronisissa materiaaleissa tehokkuus menetetään monin tavoin, mukaan lukien silloin, kun fotonit heijastuvat laitteesta tai elektronit yhdistyvät atomiin jätettyjen ”reikien” kanssa ennen piirin keräämistä.
Mutta Aalton joukkue sanoo, että he ovat suurelta osin poistaneet nämä esteet. Musta pii absorboi enemmän fotoneja kuin muut materiaalit, ja kapenevat ja pylväs -nanorakenteet vähentävät elektronien rekombinaatiota materiaalin pinnalla.
Kaiken kaikkiaan nämä edistysaskeleet ovat antaneet laitteen ulkoisen kvanttitehokkuuden saavuttaa 130%. Ryhmän tulokset ovat jopa itsenäisesti todenneet Saksan kansallinen metrologiainstituutti, PTB (Saksan liittovaltion fysiikan instituutti).
Tutkijoiden mukaan tämä tietueiden tehokkuus voisi parantaa pohjimmiltaan minkä tahansa fotodetektorin, mukaan lukien aurinkokennoja ja muita valaistusantureita, suorituskykyä, ja uutta ilmaisinta käytetään jo kaupallisesti.
Viestin aika: Jul-31-2023