Must ränifotodetektorrekord: väline kvantefektiivsus kuni 132%
Meedia andmetel on Aalto ülikooli teadlased välja töötanud optoelektroonilise seadme, mille väline kvantefektiivsus on kuni 132%. See ebatõenäoline saavutus saavutati nanostruktureeritud musta räni kasutamisega, mis võib olla suur läbimurre päikesepatareide ja muudefotodetektorid. Kui hüpoteetilise fotogalvaanilise seadme väline kvantefektiivsus on 100 protsenti, tähendab see, et iga footon, mis seda tabab, toodab elektroni, mis kogutakse ahela kaudu elektrienergiana.
Ja see uus seade ei saavuta mitte ainult 100-protsendilist efektiivsust, vaid ka rohkem kui 100 protsenti. 132% tähendab keskmiselt 1,32 elektroni footoni kohta. See kasutab aktiivse materjalina musta räni ning sellel on koonuse ja sammaskujuline nanostruktuur, mis suudab neelata ultraviolettvalgust.
Ilmselgelt ei saa õhust 0,32 lisaelektroni luua, füüsika ütleb ju, et õhust ei saa energiat luua, kust need lisaelektronid siis tulevad?
Kõik taandub fotogalvaaniliste materjalide üldisele tööpõhimõttele. Kui langeva valguse footon tabab aktiivset ainet, tavaliselt räni, lööb see elektroni ühest aatomist välja. Kuid mõnel juhul võib suure energiaga footon välja lüüa kaks elektroni ilma füüsikaseadusi rikkumata.
Pole kahtlust, et selle nähtuse rakendamine võib olla päikesepatareide disaini parandamisel väga kasulik. Paljudes optoelektroonilistes materjalides kaob tõhusus mitmel viisil, sealhulgas siis, kui footonid peegelduvad seadmelt või elektronid rekombineeruvad aatomitesse jäetud aukudega, enne kui need vooluringi koguvad.
Kuid Aalto meeskond ütleb, et nad on need takistused suures osas kõrvaldanud. Must räni neelab rohkem footoneid kui teised materjalid ning kitsenevad ja sammaskujulised nanostruktuurid vähendavad elektronide rekombinatsiooni materjali pinnal.
Üldiselt on need edusammud võimaldanud seadme välisel kvanttõhususel jõuda 130% -ni. Meeskonna tulemusi on isegi sõltumatult kontrollinud Saksamaa riiklik metroloogiainstituut PTB (Saksamaa föderaalne füüsikainstituut).
Teadlaste sõnul võib see rekordtõhusus parandada põhimõtteliselt kõigi fotodetektorite, sealhulgas päikesepatareide ja muude valgusandurite jõudlust ning uut detektorit kasutatakse juba kaubanduslikult.
Postitusaeg: 31. juuli 2023