Regjistrimi i fotodetektorit të silikonit të zi: efikasiteti i jashtëm kuantik deri në 132%

Silikon i zifotodetektorRegjistrimi: Efikasiteti i jashtëm kuantik deri në 132%

Sipas raporteve të mediave, studiuesit në Universitetin Aalto kanë zhvilluar një pajisje optoelektronike me një efikasitet të jashtëm kuantik deri në 132%. Ky feat i pamundur u arrit duke përdorur silikon të zi nanostrukturuar, i cili mund të jetë një përparim i madh për qelizat diellore dhe të tjerafotodetektorë. Nëse një pajisje hipotetike fotovoltaike ka një efikasitet të jashtëm kuantik prej 100 përqind, kjo do të thotë se çdo foton që godet prodhon një elektron, i cili mblidhet si energji elektrike përmes një qarku.

Dhe kjo pajisje e re jo vetëm që arrin 100 përqind efikasitet, por më shumë se 100 përqind. 132% nënkupton mesatarisht 1.32 elektrone për foton. Ai përdor silikonin e zi si material aktiv dhe ka një nanostrukturë kon dhe kolone që mund të thithë dritën ultravjollcë.

Natyrisht që ju nuk mund të krijoni 0.32 elektrone shtesë nga ajri i hollë, në fund të fundit, Fizika thotë se energjia nuk mund të krijohet nga ajri i hollë, kështu që nga vijnë këto elektrone shtesë?

E gjitha zbret në parimin e përgjithshëm të punës të materialeve fotovoltaike. Kur një foton i dritës së incidentit godet një substancë aktive, zakonisht silikoni, ajo troket një elektron nga një prej atomeve. Por në disa raste, një foton me energji të lartë mund të trokasë dy elektrone pa shkelur asnjë ligj të fizikës.

Nuk ka dyshim se shfrytëzimi i këtij fenomeni mund të jetë shumë i dobishëm në përmirësimin e hartimit të qelizave diellore. Në shumë materiale optoelektronike, efikasiteti humbet në një numër mënyrash, duke përfshirë kur fotonet reflektohen nga pajisja ose elektronet rekombinojnë me "vrimat" e mbetura në atome para se të mblidhen nga qarku.

Por ekipi i Aalto thotë se ata kanë hequr kryesisht ato pengesa. Siliconi i zi thith më shumë fotone sesa materialet e tjera, dhe nanostrukturat e tapuara dhe kolone zvogëlojnë rekombinimin e elektroneve në sipërfaqen e materialit.

Në përgjithësi, këto përparime kanë mundësuar që efikasiteti i jashtëm kuantik i pajisjes të arrijë në 130%. Rezultatet e ekipit madje janë verifikuar në mënyrë të pavarur nga Instituti Kombëtar i Metrologjisë i Gjermanisë, PTB (Instituti Federal Gjerman i Fizikës).

Sipas studiuesve, kjo efikasitet rekord mund të përmirësojë performancën e në thelb çdo fotodetektor, duke përfshirë qelizat diellore dhe sensorë të tjerë të dritës, dhe detektori i ri tashmë po përdoret në mënyrë komerciale.