Rekor fotodetektor silikon hitam: efisiensi kuantum eksternal hingga 132%

Silikon hitamfotodetektorrekor: 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 terduga ini dicapai dengan menggunakan silikon hitam berstruktur nano, yang dapat menjadi terobosan besar untuk sel surya dan perangkat lainnya.fotodetektorJika suatu perangkat fotovoltaik hipotetis memiliki efisiensi kuantum eksternal sebesar 100 persen, itu berarti setiap foton yang mengenainya menghasilkan elektron, yang kemudian dikumpulkan sebagai listrik melalui suatu rangkaian.

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

Jelas sekali Anda tidak bisa menciptakan 0,32 elektron tambahan dari udara kosong, lagipula, fisika mengatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dari udara kosong, jadi dari mana elektron tambahan ini berasal?

Semuanya bermuara pada prinsip kerja umum material fotovoltaik. Ketika foton dari cahaya yang datang mengenai zat aktif, biasanya silikon, ia akan melepaskan satu elektron dari salah satu atom. Namun dalam beberapa kasus, foton berenergi tinggi dapat melepaskan dua elektron tanpa melanggar hukum fisika apa pun.

Tidak diragukan lagi bahwa memanfaatkan fenomena ini dapat sangat membantu dalam meningkatkan desain sel surya. Pada banyak material optoelektronik, efisiensi hilang dalam sejumlah cara, termasuk ketika foton dipantulkan dari perangkat atau elektron bergabung kembali dengan "lubang" yang tertinggal di atom sebelum dikumpulkan oleh sirkuit.

Namun tim Aalto mengatakan bahwa mereka sebagian besar telah menghilangkan hambatan tersebut. Silikon hitam menyerap lebih banyak foton daripada material lain, dan nanostruktur yang meruncing dan berbentuk kolom 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 Institut Metrologi nasional Jerman, PTB (Institut Fisika Federal Jerman).

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