Чорны крамянёвы фотадэтэктар: знешняя квантавая эфектыўнасць да 132%

Чорны крэмнійфотадэтэктаррэкорд: знешняя квантавая эфектыўнасць да 132%

Па паведамленнях СМІ, даследчыкі з Універсітэта Аалто распрацавалі оптаэлектронны прыбор са знешнім квантавым ККД да 132%. Гэты малаверагодны подзвіг быў дасягнуты шляхам выкарыстання нанаструктураванага чорнага крэмнію, які можа стаць вялікім прарывам для сонечных батарэй і іншыхфотадэтэктары. Калі гіпатэтычная фотаэлектрычная прылада мае знешнюю квантавую эфектыўнасць 100 працэнтаў, гэта азначае, што кожны фатон, які трапляе ў яе, стварае электрон, які збіраецца ў выглядзе электрычнасці праз ланцуг.

І гэтая новая прылада дасягае не толькі 100-працэнтнай эфектыўнасці, але больш чым 100-працэнтнай. 132% азначае ў сярэднім 1,32 электрона на фатон. Ён выкарыстоўвае чорны крэмній у якасці актыўнага матэрыялу і мае конус і столбчатую нанаструктуру, якая можа паглынаць ультрафіялетавае святло.

Відавочна, што вы не можаце стварыць 0,32 лішніх электрона з паветра, у рэшце рэшт, фізіка кажа, што энергію нельга стварыць 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.

Без сумневу, выкарыстанне гэтай з'явы можа быць вельмі карысным для паляпшэння канструкцыі сонечных батарэй. У многіх оптаэлектронных матэрыялах эфектыўнасць страчваецца рознымі спосабамі, у тым ліку калі фатоны адлюстроўваюцца ад прылады або калі электроны рэкамбінуюцца з «дзіркамі», якія засталіся ў атамах, перш чым яны збіраюцца схемай.

Але каманда Аалта кажа, што яны ў значнай ступені ліквідавалі гэтыя перашкоды. Чорны крэмній паглынае больш фатонаў, чым іншыя матэрыялы, а канічныя і слупковыя нанаструктуры памяншаюць рэкамбінацыю электронаў на паверхні матэрыялу.

У цэлым гэтыя дасягненні дазволілі знешняй квантавай эфектыўнасці прылады дасягнуць 130%. Вынікі каманды былі нават незалежна правераны Нацыянальным інстытутам метралогіі Германіі, PTB (Нямецкі федэральны інстытут фізікі).

На думку даследчыкаў, гэтая рэкордная эфектыўнасць можа палепшыць прадукцыйнасць практычна любога фотадэтэктара, у тым ліку сонечных батарэй і іншых датчыкаў святла, і новы дэтэктар ужо камерцыйна выкарыстоўваецца.