Must ränifotodetektorRekord: Väline kvanttõhusus kuni 132%
Meedia teadete kohaselt on Aalto ülikooli teadlased välja töötanud optoelektroonilise seadme, mille välise kvant efektiivsus on kuni 132%. See ebatõenäoline saavutus saavutati nanostruktureeritud musta räni abil, mis võib olla peamine läbimurre päikeseelementide ja muu jaoksfotodetektorid. Kui hüpoteetilise fotogalvaanilise seadme väline kvanttõhusus on 100 protsenti, tähendab see, et iga sellele tabanud footon toodab elektroni, mis kogutakse vooluringi kaudu elektrienergiana.
Ja see uus seade ei saavuta mitte ainult 100 -protsendilist tõhusust, vaid ka enam kui 100 protsenti. 132% tähendab keskmiselt 1,32 elektroni footoni kohta. See kasutab aktiivse materjalina musta räni ja sellel on koonus ja samba nanostruktuur, mis võib imada ultraviolettvalgust.
Ilmselt ei saa te õhukesest õhust välja ehitada 0,32 lisaelektrone. Lõppude lõpuks väidab füüsika, et energiat ei saa õhukesest õhust luua, nii et kust need lisaelektronid pärinevad?
See kõik taandub fotogalvaaniliste materjalide üldisele tööpõhimõttele. Kui juhtumi valguse footon tabab aktiivset ainet, tavaliselt räni, koputab see ühest aatomist elektroni välja. Kuid mõnel juhul võib suure energiatarbega footon lüüa kaks elektroni, rikkumata füüsikaseadusi.
Pole kahtlust, et selle nähtuse rakendamine võib olla päikesepatareide kujunduse parandamisel väga kasulik. Paljudes optoelektroonilistes materjalides kaob efektiivsus mitmel viisil, sealhulgas siis, kui footonid peegelduvad seadmest või elektronid rekombineerivad aatomitesse jäänud aukudega enne vooluringi kogumist.
Kuid Aalto meeskond väidab, et nad on need takistused suures osas eemaldanud. Must räni neelab rohkem footoneid kui muud materjalid ning koonus- ja sammaste nanostruktuurid vähendavad elektronide rekombinatsiooni materjali pinnal.
Üldiselt on need edusammud võimaldanud seadme välisel kvanttõhususel jõuda 130%-ni. Meeskonna tulemusi on isegi iseseisvalt kontrollinud Saksamaa riiklik metroloogiainstituut, PTB (Saksamaa föderaalne füüsikainstituut).
Teadlaste sõnul võib see rekordi efektiivsus parandada põhimõtteliselt iga fotodetektori, sealhulgas päikeseelementide ja muude valgusandurite jõudlust, ning uut detektorit kasutatakse juba kaubanduslikult.
Postiaeg: 31-2023 juuli