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

Silikon i zifotodetektorrekord: efikasitet kuantik i jashtëm deri në 132%

Sipas raportimeve të medias, studiuesit në Universitetin Aalto kanë zhvilluar një pajisje optoelektronike me një efikasitet kuantik të jashtëm deri në 132%. Ky sukses i papritur u arrit duke përdorur silikon të zi nanostrukturuar, i cili mund të jetë një përparim i madh për qelizat diellore dhe pajisje të tjera.fotodetektorëNëse një pajisje hipotetike fotovoltaike ka një efikasitet kuantik të jashtëm prej 100 përqind, kjo do të thotë se çdo foton që e 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 edhe më shumë se 100 përqind. 132% do të thotë një mesatare prej 1.32 elektronesh për foton. Ajo përdor silikonin e zi si material aktiv dhe ka një nanostrukturë konike dhe kolone që mund të thithë dritën ultravjollcë.

Natyrisht, nuk mund të krijosh 0.32 elektrone shtesë nga ajri i hollë, në fund të fundit, fizika thotë se energjia nuk mund të krijohet nga ajri i hollë, pra nga vijnë këto elektrone shtesë?

E gjitha varet nga parimi i përgjithshëm i funksionimit të materialeve fotovoltaike. Kur një foton i dritës incidente godet një substancë aktive, zakonisht silikon, ai rrëzon një elektron nga njëri prej atomeve. Por në disa raste, një foton me energji të lartë mund të rrëzojë 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 projektimit të qelizave diellore. Në shumë materiale optoelektronike, efikasiteti humbet në një numër mënyrash, duke përfshirë kur fotonet reflektohen nga pajisja ose elektronet rikombinohen me "vrimat" e lëna në atome para se të mblidhen nga qarku.

Por ekipi i Aalto-s thotë se ata i kanë hequr kryesisht këto pengesa. Siliconi i zi thith më shumë fotone sesa materialet e tjera, dhe nanostrukturat konike dhe kolonare zvogëlojnë rekombinimin e elektroneve në sipërfaqen e materialit.

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

Sipas studiuesve, kjo efikasitet rekord mund të përmirësojë performancën e praktikisht çdo fotodetektori, duke përfshirë qelizat diellore dhe sensorë të tjerë të dritës, dhe detektori i ri tashmë po përdoret komercialisht.