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

Silic i zifotodetektorrekord: efikasiteti kuantik i jashtëm deri në 132%

Sipas raportimeve të mediave, studiuesit në Universitetin Aalto kanë zhvilluar një pajisje optoelektronike me një efikasitet të jashtëm kuantik deri në 132%. Kjo arritje e pamundur u arrit duke përdorur silikon të zi me nanostrukturë, i cili mund të jetë një zbulim i madh për qelizat diellore dhe të tjera.fotodetektorë. Nëse një pajisje hipotetike fotovoltaike ka një efikasitet të jashtëm kuantik 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 efikasitet 100 për qind, por më shumë se 100 për qind. 132% do të thotë një mesatare prej 1.32 elektronesh për foton. Ai përdor silikon të zi si material aktiv dhe ka një nanostrukturë kon dhe kolone që mund të thithë dritën ultravjollcë.

Është e qartë se 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 varet nga parimi i përgjithshëm i punës së materialeve fotovoltaike. Kur një foton i dritës rënëse godet një substancë aktive, zakonisht silic, ai rrëzon një elektron nga një prej atomeve. Por në disa raste, një foton me energji të lartë mund të rrëzojë dy elektrone pa thyer asnjë ligj të fizikës.

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

Por ekipi i Aalto thotë se ata i kanë hequr ato pengesa. Silikoni i zi thith më shumë fotone se materialet e tjera, dhe nanostrukturat e ngushta dhe kolone reduktojnë rikombinimin 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 madje janë verifikuar në mënyrë të pavarur nga Instituti Kombëtar i Metrologjisë i Gjermanisë, PTB (Instituti Federal Gjerman i Fizikës).

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