Must ränifotodetektorrekord: väline kvantefektiivsus kuni 132%
Meedia teatel on Aalto ülikooli teadlased välja töötanud optoelektroonilise seadme, mille väline kvantefektiivsus on kuni 132%. See ebatõenäoline saavutus saavutati nanostruktureeritud musta räni abil, mis võib olla suur läbimurre päikesepatareide ja muude tehnoloogiliste lahenduste valdkonnas.fotodetektoridKui hüpoteetilise fotogalvaanilise seadme väline kvantefektiivsus on 100 protsenti, tähendab see, et iga seda tabav footon tekitab elektroni, mis kogutakse vooluringi kaudu elektrienergiana.
Ja see uus seade saavutab mitte ainult 100-protsendilise efektiivsuse, vaid isegi rohkem kui 100 protsenti. 132% tähendab keskmiselt 1,32 elektroni footoni kohta. Aktiivse materjalina kasutab see musta räni ning sellel on koonuse ja samba kujuline nanostruktuur, mis suudab ultraviolettvalgust neelata.
Ilmselgelt ei saa õhukesest õhust luua 0,32 lisaelektroni, füüsika ju ütleb, et õhukesest õhust energiat ei saa tekitada, seega kust need lisaelektronid tulevad?
Kõik taandub fotogalvaaniliste materjalide üldisele tööpõhimõttele. Kui langeva valguse footon tabab aktiivset ainet, tavaliselt räni, lööb see ühest aatomist elektroni välja. Kuid mõnel juhul võib suure energiaga footon lüüa kaks elektroni välja ilma ühtegi füüsikaseadust rikkumata.
Pole kahtlustki, et selle nähtuse rakendamine võib olla päikesepatareide disaini täiustamisel väga kasulik. Paljude optoelektrooniliste materjalide puhul kaob efektiivsus mitmel viisil, sealhulgas siis, kui footonid seadmelt peegelduvad või elektronid enne vooluringi poolt kogumist aatomitesse jäänud "aukudega" rekombineeruvad.
Kuid Aalto meeskond väidab, et nad on need takistused suures osas kõrvaldanud. Must räni neelab rohkem footoneid kui teised materjalid ning koonilised ja sammasjad nanostruktuurid vähendavad elektronide rekombinatsiooni materjali pinnal.
Kokkuvõttes on need edusammud võimaldanud seadme välise kvantefektiivsuse ulatuda 130%-ni. Meeskonna tulemusi on isegi sõltumatult kinnitanud Saksamaa riiklik metroloogiainstituut PTB (Saksamaa Föderaalne Füüsikainstituut).
Teadlaste sõnul võiks see rekordiline efektiivsus parandada põhimõtteliselt iga fotodetektori, sealhulgas päikesepatareide ja muude valgussensorite jõudlust ning uut detektorit kasutatakse juba kaubanduslikult.
Postituse aeg: 31. juuli 2023