Siliciu negrufotodetectorrecord: eficiență cuantică externă de până la 132%
Conform relatărilor din presă, cercetătorii de la Universitatea Aalto au dezvoltat un dispozitiv optoelectronic cu o eficiență cuantică externă de până la 132%. Această realizare improbabilă a fost realizată prin utilizarea siliciului negru nanostructurat, ceea ce ar putea reprezenta o descoperire majoră pentru celulele solare și alte...fotodetectoareDacă un dispozitiv fotovoltaic ipotetic are o eficiență cuantică externă de 100%, asta înseamnă că fiecare foton care îl lovește produce un electron, care este colectat sub formă de electricitate printr-un circuit.
Și acest nou dispozitiv nu numai că atinge o eficiență de 100%, ci peste 100%. 132% înseamnă o medie de 1,32 electroni per foton. Folosește siliciu negru ca material activ și are o nanostructură conică și columnară care poate absorbi lumina ultravioletă.
Evident că nu poți crea 0,32 electroni în plus din aer, la urma urmei, fizica spune că energia nu poate fi creată din aer, așa că de unde provin acești electroni în plus?
Totul se reduce la principiul general de funcționare al materialelor fotovoltaice. Când un foton al luminii incidente lovește o substanță activă, de obicei siliciu, acesta elimină un electron dintr-unul dintre atomi. Dar, în unele cazuri, un foton de înaltă energie poate elimina doi electroni fără a încălca nicio lege a fizicii.
Nu există nicio îndoială că valorificarea acestui fenomen poate fi foarte utilă în îmbunătățirea designului celulelor solare. În multe materiale optoelectronice, eficiența se pierde în mai multe moduri, inclusiv atunci când fotonii sunt reflectați de dispozitiv sau electronii se recombină cu „găurile” rămase în atomi înainte de a fi colectați de circuit.
Însă echipa lui Aalto spune că a eliminat în mare măsură aceste obstacole. Siliciul negru absoarbe mai mulți fotoni decât alte materiale, iar nanostructurile conice și columnare reduc recombinarea electronilor pe suprafața materialului.
Per total, aceste progrese au permis ca eficiența cuantică externă a dispozitivului să atingă 130%. Rezultatele echipei au fost chiar verificate independent de Institutul național de Metrologie din Germania, PTB (Institutul Federal German de Fizică).
Potrivit cercetătorilor, această eficiență record ar putea îmbunătăți performanța practic a oricărui fotodetector, inclusiv a celulelor solare și a altor senzori de lumină, iar noul detector este deja utilizat comercial.
Data publicării: 31 iulie 2023