Siyah silikon fotodedektör kaydı: %132'ye kadar harici kuantum verimliliği

Siyah silikonfotodedektörkayıt: %132'ye kadar dış kuantum verimliliği

Medya haberlerine göre, Aalto Üniversitesi araştırmacıları %132'ye varan harici kuantum verimliliğine sahip bir optoelektronik cihaz geliştirdiler. Bu beklenmedik başarı, güneş pilleri ve diğer sistemler için büyük bir atılım olabilecek nanoyapılı siyah silikon kullanılarak elde edildi.fotodedektörlerVarsayımsal bir fotovoltaik cihazın dış kuantum verimliliği yüzde 100 ise, bu, cihaza çarpan her fotonun bir elektron ürettiği ve bu elektronun bir devre aracılığıyla elektrik olarak toplandığı anlamına gelir.

Ve bu yeni cihaz sadece %100 verimlilik sağlamakla kalmıyor, hatta %100'ün üzerinde bir verimlilik sağlıyor. %132, foton başına ortalama 1,32 elektron anlamına geliyor. Aktif malzeme olarak siyah silikon kullanıyor ve ultraviyole ışığı emebilen koni ve sütunlu bir nanoyapıya sahip.

Elbette havadan 0,32 ekstra elektron yaratamazsınız, sonuçta fizik enerjinin havadan yaratılamayacağını söylüyor, peki bu ekstra elektronlar nereden geliyor?

Her şey fotovoltaik malzemelerin genel çalışma prensibine dayanıyor. Gelen ışığın bir fotonu, genellikle silikon olan aktif bir maddeye çarptığında, atomlardan birinden bir elektron koparır. Ancak bazı durumlarda, yüksek enerjili bir foton, hiçbir fizik kuralını ihlal etmeden iki elektron koparabilir.

Bu olgunun değerlendirilmesinin güneş hücrelerinin tasarımını iyileştirmede çok faydalı olabileceğine şüphe yok. Birçok optoelektronik malzemede, fotonların cihazdan yansıması veya elektronların devre tarafından toplanmadan önce atomlarda kalan "deliklerle" yeniden birleşmesi gibi çeşitli nedenlerle verimlilik kaybı yaşanır.

Ancak Aalto'nun ekibi, bu engelleri büyük ölçüde ortadan kaldırdıklarını söylüyor. Siyah silikon, diğer malzemelere kıyasla daha fazla foton emiyor ve konik ve sütunlu nanoyapılar, malzemenin yüzeyindeki elektron rekombinasyonunu azaltıyor.

Genel olarak, bu ilerlemeler cihazın harici kuantum verimliliğinin %130'a ulaşmasını sağladı. Ekibin sonuçları, Almanya'nın ulusal Metroloji Enstitüsü (PTB) (Alman Federal Fizik Enstitüsü) tarafından bağımsız olarak doğrulandı.

Araştırmacılara göre bu rekor verimlilik, güneş pilleri ve diğer ışık sensörleri de dahil olmak üzere hemen hemen her fotodedektörün performansını artırabilir ve yeni dedektör halihazırda ticari olarak kullanılıyor.