Catatan fotodetektor silikon hitam: Efisiensi kuantum eksternal hingga 132%

Silikon hitamPhotodetectorCatatan: Efisiensi kuantum eksternal hingga 132%

Menurut laporan media, para peneliti di Universitas Aalto telah mengembangkan perangkat optoelektronik dengan efisiensi kuantum eksternal hingga 132%. Prestasi yang tidak mungkin ini dicapai dengan menggunakan silikon hitam berstruktur nano, yang bisa menjadi terobosan besar bagi sel surya dan lainnyafotodetektor. Jika perangkat fotovoltaik hipotetis memiliki efisiensi kuantum eksternal 100 persen, itu berarti bahwa setiap foton yang mengenai itu menghasilkan elektron, yang dikumpulkan sebagai listrik melalui sirkuit.

Dan perangkat baru ini tidak hanya mencapai efisiensi 100 persen, tetapi lebih dari 100 persen. 132% berarti rata -rata 1,32 elektron per foton. Ini menggunakan silikon hitam sebagai bahan aktif dan memiliki kerucut dan struktur nano kolom yang dapat menyerap cahaya ultraviolet.

Jelas Anda tidak dapat membuat 0,32 elektron ekstra dari udara tipis, setelah semua, Fisika mengatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dari udara tipis, jadi dari mana elektron ekstra ini berasal?

Semuanya bermuara pada prinsip kerja umum bahan fotovoltaik. Ketika sebuah foton cahaya insiden mengenai zat aktif, biasanya silikon, ia mengetuk elektron dari salah satu atom. Tetapi dalam beberapa kasus, foton berenergi tinggi dapat merobohkan dua elektron tanpa melanggar hukum fisika.

Tidak ada keraguan bahwa memanfaatkan fenomena ini dapat sangat membantu dalam meningkatkan desain sel surya. Dalam banyak bahan optoelektronik, efisiensi hilang dalam beberapa cara, termasuk ketika foton dipantulkan dari perangkat atau elektron bergabung kembali dengan "lubang" yang tersisa di atom sebelum dikumpulkan oleh sirkuit.

Tapi tim Aalto mengatakan mereka telah menghilangkan hambatan itu. Silikon hitam menyerap lebih banyak foton daripada bahan lain, dan struktur nano yang meruncing dan kolumnar mengurangi rekombinasi elektron pada permukaan material.

Secara keseluruhan, kemajuan ini telah memungkinkan efisiensi kuantum eksternal perangkat mencapai 130%. Hasil tim bahkan telah diverifikasi secara independen oleh National Metrology Institute Jerman, PTB (Institut Federal Federal Jerman).

Menurut para peneliti, efisiensi catatan ini dapat meningkatkan kinerja pada dasarnya fotodetektor, termasuk sel surya dan sensor cahaya lainnya, dan detektor baru sudah digunakan secara komersial.