Schwarzes SiliziumFotodetektorAufzeichnung: externe Quanteneffizienz bis zu 132%
Laut Medienberichten haben Forscher der Aalto University ein optoelektronisches Gerät mit einer externen Quanteneffizienz von bis zu 132%entwickelt. Diese unwahrscheinliche Leistung wurde durch die Verwendung von nanostrukturiertem schwarzem Silizium erreicht, was ein großer Durchbruch für Solarzellen und andere sein könnteFotodetektoren. Wenn ein hypothetisches Photovoltaikgerät eine externe Quanteneffizienz von 100 Prozent aufweist, bedeutet dies, dass jedes Photon, das ein Elektron erzeugt, das als Elektrizität durch eine Schaltung gesammelt wird.
Und dieses neue Gerät erreicht nicht nur 100 Prozent Effizienz, sondern mehr als 100 Prozent. 132% bedeutet durchschnittlich 1,32 Elektronen pro Photon. Es verwendet schwarzes Silizium als aktives Material und verfügt über eine Kegel- und Säulennanostruktur, die ultraviolettes Licht aufnehmen kann.
Offensichtlich können Sie nicht 0,32 zusätzliche Elektronen aus der Luft aus der Luft erzeugen, schließlich sagt Physik, dass Energie nicht aus der Luft geschaffen werden kann. Woher kommen diese zusätzlichen Elektronen also?
Es kommt alles auf das allgemeine Arbeitsprinzip von Photovoltaikmaterialien an. Wenn ein Photon des einfallenden Lichts eine aktive Substanz trifft, normalerweise Silizium, schlägt es ein Elektron aus einem der Atome. In einigen Fällen kann ein energiegeladenes Photon jedoch zwei Elektronen ausschalten, ohne die Gesetze der Physik zu verstoßen.
Es besteht kein Zweifel, dass die Nutzung dieses Phänomens sehr hilfreich sein kann, um das Design von Solarzellen zu verbessern. In vielen optoelektronischen Materialien geht die Effizienz auf verschiedene Arten verloren, einschließlich der Reflexion von Photonen oder Elektronen, die sich mit den in den Atomen verbleibenden „Löchern“ reflektieren, bevor sie von der Schaltung gesammelt werden.
Aber das Team von Aalto sagt, dass es diese Hindernisse weitgehend entfernt habe. Schwarzes Silizium absorbiert mehr Photonen als andere Materialien, und die sich verjüngenden und säulenenden Nanostrukturen reduzieren die Elektronenrekombination auf der Oberfläche des Materials.
Insgesamt haben diese Fortschritte es der externen Quanteneffizienz des Geräts ermöglicht, 130%zu erreichen. Die Ergebnisse des Teams wurden sogar unabhängig vom Deutschlands National Metrology Institute, dem PTB (deutsches Federal Institute of Physics), überprüft.
Nach Angaben der Forscher könnte diese Rekord -Effizienz die Leistung eines im Grunde genommen jeden Fotodetektors, einschließlich Solarzellen und anderer Lichtsensoren, verbessern, und der neue Detektor wird bereits kommerziell verwendet.
Postzeit: Jul-31-2023