Қара кремнийфотодетекторжазба: сыртқы кванттық тиімділік 132%-ға дейін
БАҚ хабарлауынша, Аалто университетінің зерттеушілері сыртқы кванттық тиімділігі 132%-ға дейінгі оптоэлектрондық құрылғы жасап шығарды. Бұл күтпеген жетістікке наноқұрылымды қара кремнийді пайдалану арқылы қол жеткізілді, бұл күн батареялары мен басқа да құрылғылар үшін үлкен жетістік болуы мүмкін.фотодетекторларЕгер гипотетикалық фотоэлектрлік құрылғының сыртқы кванттық тиімділігі 100 пайыз болса, бұл оған тиген әрбір фотон электрон шығаратынын білдіреді, ол тізбек арқылы электр энергиясы ретінде жиналады.
Бұл жаңа құрылғы тек 100 пайыздық тиімділікке ғана емес, сонымен қатар 100 пайыздан астам тиімділікке қол жеткізеді. 132% дегеніміз фотонға орта есеппен 1,32 электрон дегенді білдіреді. Ол белсенді материал ретінде қара кремнийді пайдаланады және ультракүлгін сәулені сіңіре алатын конус пен бағаналы наноқұрылымға ие.
Әрине, ауадан 0,32 қосымша электрон жасай алмайсыз, өйткені физика энергияны ауадан жасау мүмкін емес дейді, сондықтан бұл қосымша электрондар қайдан пайда болады?
Мұның бәрі фотоэлектрлік материалдардың жалпы жұмыс принципіне байланысты. Түскен жарықтың фотоны белсенді затқа, әдетте кремнийге тигенде, атомдардың бірінен электронды шығарып жібереді. Бірақ кейбір жағдайларда жоғары энергиялы фотон физика заңдарын бұзбай екі электронды шығарып жібере алады.
Бұл құбылысты пайдалану күн батареяларының дизайнын жақсартуда өте пайдалы болуы мүмкін екені сөзсіз. Көптеген оптоэлектрондық материалдарда тиімділік бірқатар жолдармен жоғалады, соның ішінде фотондар құрылғыдан шағылысқанда немесе электрондар тізбекке жиналмас бұрын атомдарда қалған «тесіктермен» қайта біріккенде.
Бірақ Aalto командасы бұл кедергілерді айтарлықтай жойғанын айтады. Қара кремний басқа материалдарға қарағанда көбірек фотондарды сіңіреді, ал конус тәрізді және бағаналы наноқұрылымдар материалдың бетіндегі электрондардың рекомбинациясын азайтады.
Жалпы алғанда, бұл жетістіктер құрылғының сыртқы кванттық тиімділігін 130%-ға жеткізуге мүмкіндік берді. Топтың нәтижелері тіпті Германияның ұлттық метрология институты PTB (Германияның федералды физика институты) тарапынан тәуелсіз түрде расталды.
Зерттеушілердің айтуынша, бұл рекордтық тиімділік күн батареялары мен басқа да жарық сенсорларын қоса алғанда, кез келген фотодетектордың жұмысын жақсартуы мүмкін, ал жаңа детектор қазірдің өзінде коммерциялық мақсатта қолданылып келеді.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 31 шілде