Siyah silikonfotodedektörkayıt: %132'ye kadar dış kuantum verimliliği
Medya raporlarına göre, Aalto Üniversitesi'ndeki araştırmacılar %132'ye kadar harici kuantum verimliliğine sahip bir optoelektronik cihaz geliştirdiler. Bu beklenmedik başarı, güneş hücreleri ve diğer cihazlar için büyük bir atılım olabilecek nanoyapılı siyah silikon kullanılarak elde edildi.fotodedektörlerVarsayımsal bir fotovoltaik cihazın dış kuantum verimliliği yüzde 100 ise, bu, ona çarpan her fotonun bir elektron ürettiği ve bu elektronun bir devre aracılığıyla elektrik olarak toplandığı anlamına gelir.
Ve bu yeni cihaz sadece %100 verimlilik elde etmekle kalmıyor, %100'den fazlasını da 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 söyler, peki bu ekstra elektronlar nereden geliyor?
Her şey fotovoltaik malzemelerin genel çalışma prensibine dayanır. Olay ışığının bir fotonu aktif bir maddeye, genellikle silikona çarptığında, atomlardan birinden bir elektronu çıkarır. Ancak bazı durumlarda, yüksek enerjili bir foton hiçbir fizik yasasını ihlal etmeden iki elektronu çıkarabilir.
Bu fenomenin kontrol altına alınmasının güneş hücrelerinin tasarımını iyileştirmede çok yardımcı olabileceğine şüphe yok. Birçok optoelektronik malzemede, fotonlar cihazdan yansıdığında veya elektronlar devre tarafından toplanmadan önce atomlarda kalan "deliklerle" yeniden birleştiğinde verimlilik çeşitli şekillerde kaybolur.
Ancak Aalto'nun ekibi bu engelleri büyük ölçüde ortadan kaldırdıklarını söylüyor. Siyah silikon diğer malzemelerden daha fazla foton emer ve konik ve sütunlu nanoyapılar malzemenin yüzeyindeki elektron rekombinasyonunu azaltır.
Genel olarak, bu ilerlemeler cihazın dış kuantum verimliliğinin %130'a ulaşmasını sağladı. Ekibin sonuçları, Almanya'nın ulusal Metroloji Enstitüsü, PTB (Almanya Federal Fizik Enstitüsü) tarafından bağımsız olarak doğrulandı.
Araştırmacılara göre bu rekor verimlilik, güneş pilleri ve diğer ışık sensörleri de dahil olmak üzere temelde herhangi bir fotodetektörün performansını artırabilir ve yeni dedektör halihazırda ticari olarak kullanılıyor.
Gönderi zamanı: 31-Tem-2023