Чорны крэмнійфотадэтэктаррэкорд: знешняя квантавая эфектыўнасць да 132%
Паводле паведамленняў СМІ, даследчыкі з Універсітэта Аалто распрацавалі оптаэлектронную прыладу з знешняй квантавай эфектыўнасцю да 132%. Гэтага незвычайнага дасягнення было дасягнута з дапамогай нанаструктураванага чорнага крэмнію, які можа стаць значным прарывам у галіне сонечных батарэй і іншых...фотадэтэктарыКалі гіпатэтычная фотаэлектрычная прылада мае знешні квантавы КПД 100 працэнтаў, гэта азначае, што кожны фатон, які трапляе на яе, выпрацоўвае электрон, які збіраецца ў выглядзе электрычнасці праз ланцуг.
І гэтая новая прылада не толькі дасягае 100-працэнтнай эфектыўнасці, але і больш за 100 працэнтаў. 132% азначае ў сярэднім 1,32 электрона на фатон. У якасці актыўнага матэрыялу ў ёй выкарыстоўваецца чорны крэмній, а нанаструктура ў форме конуса і слупка можа паглынаць ультрафіялетавае выпраменьванне.
Відавочна, што немагчыма стварыць 0,32 дадатковых электрона з паветра, бо фізіка кажа, што энергія не можа быць створана з паветра, дык адкуль бяруцца гэтыя дадатковыя электроны?
Усё зводзіцца да агульнага прынцыпу працы фотаэлектрычных матэрыялаў. Калі фатон падаючага святла трапляе на актыўнае рэчыва, звычайна крэмній, ён выбівае электрон з аднаго з атамаў. Але ў некаторых выпадках фатон высокай энергіі можа выбіць два электроны, не парушаючы ніякіх законаў фізікі.
Няма сумненняў, што выкарыстанне гэтай з'явы можа быць вельмі карысным для паляпшэння канструкцыі сонечных элементаў. У многіх оптаэлектронных матэрыялах эфектыўнасць губляецца рознымі спосабамі, у тым ліку калі фатоны адбіваюцца ад прылады або электроны рэкамбінуюцца з «дзіркамі», якія засталіся ў атамах, перш чым быць сабранымі схемай.
Але каманда Аалто сцвярджае, што ім у значнай ступені ўдалося ліквідаваць гэтыя перашкоды. Чорны крэмній паглынае больш фатонаў, чым іншыя матэрыялы, а канічныя і слупчастыя нанаструктуры памяншаюць рэкамбінацыю электронаў на паверхні матэрыялу.
У цэлым, гэтыя дасягненні дазволілі дасягнуць знешняй квантавай эфектыўнасці прылады 130%. Вынікі каманды былі нават незалежна правераны Нацыянальным метралагічным інстытутам Германіі, PTB (Федэральным інстытутам фізікі Германіі).
Паводле слоў даследчыкаў, гэтая рэкордная эфектыўнасць можа палепшыць прадукцыйнасць практычна любога фотадэтэктара, у тым ліку сонечных батарэй і іншых датчыкаў святла, і новы дэтэктар ужо выкарыстоўваецца ў камерцыйных мэтах.
Час публікацыі: 31 ліпеня 2023 г.