رکورد ردیاب نوری سیلیکونی سیاه: بازده کوانتومی خارجی تا 132٪

سیلیکون سیاهردیاب نوریرکورد: بازده کوانتومی خارجی تا 132٪

بر اساس گزارش‌های رسانه‌ها، محققان دانشگاه آلتو یک دستگاه الکترونیک نوری با بازده کوانتومی خارجی تا ۱۳۲ درصد ساخته‌اند.این موفقیت بعید با استفاده از سیلیکون سیاه نانوساختار به دست آمد که می تواند یک پیشرفت بزرگ برای سلول های خورشیدی و سایر موارد باشد.آشکارسازهای نوری.اگر یک دستگاه فتوولتائیک فرضی بازده کوانتومی خارجی 100 درصد داشته باشد، به این معنی است که هر فوتونی که به آن برخورد می کند یک الکترون تولید می کند که به عنوان الکتریسیته از طریق یک مدار جمع آوری می شود.

و این دستگاه جدید نه تنها بازدهی 100 درصدی، بلکه بیش از 100 درصدی را به دست می آورد.132% به معنای میانگین 1.32 الکترون در هر فوتون است.این ماده از سیلیکون سیاه به عنوان ماده فعال استفاده می کند و دارای یک نانوساختار مخروطی و ستونی است که می تواند نور ماوراء بنفش را جذب کند.

بدیهی است که شما نمی توانید 0.32 الکترون اضافی از هوای رقیق ایجاد کنید، بالاخره فیزیک می گوید که انرژی را نمی توان از هوای رقیق ایجاد کرد، پس این الکترون های اضافی از کجا می آیند؟

همه چیز به اصل کار کلی مواد فتوولتائیک برمی گردد.هنگامی که یک فوتون از نور فرودی به یک ماده فعال، معمولا سیلیکون برخورد می کند، یک الکترون را از یکی از اتم ها خارج می کند.اما در برخی موارد، یک فوتون پرانرژی می‌تواند دو الکترون را بدون شکستن قوانین فیزیک از بین ببرد.

شکی نیست که مهار این پدیده می تواند در بهبود طراحی سلول های خورشیدی بسیار مفید باشد.در بسیاری از مواد اپتوالکترونیکی، کارایی به طرق مختلفی از بین می‌رود، از جمله زمانی که فوتون‌ها از دستگاه منعکس می‌شوند یا الکترون‌ها با «سوراخ‌های» باقی مانده در اتم‌ها قبل از جمع‌آوری توسط مدار دوباره ترکیب می‌شوند.

اما تیم آلتو می گوید که آنها تا حد زیادی این موانع را برطرف کرده اند.سیلیکون سیاه نسبت به مواد دیگر فوتون های بیشتری را جذب می کند و نانوساختارهای مخروطی و ستونی باعث کاهش نوترکیب الکترون در سطح ماده می شود.

به طور کلی، این پیشرفت ها باعث شده است که بازده کوانتومی خارجی دستگاه به 130 درصد برسد.نتایج این تیم حتی به طور مستقل توسط موسسه ملی مترولوژی آلمان، PTB (موسسه فدرال فیزیک آلمان) تأیید شده است.

به گفته محققان، این راندمان ثبت می‌تواند اساساً عملکرد هر آشکارساز نوری، از جمله سلول‌های خورشیدی و سایر حسگرهای نور را بهبود بخشد و آشکارساز جدید در حال حاضر به صورت تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.