Rekaman fotodetektor silikon hitam: efisiensi kuantum eksternal hingga 132%

Silikon hitamfotodetektorcatatan: 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 biasa ini dicapai dengan menggunakan silikon hitam berstruktur nano, yang bisa menjadi terobosan besar untuk sel surya dan teknologi lainnya.fotodetektorJika sebuah perangkat fotovoltaik hipotetis memiliki efisiensi kuantum eksternal sebesar 100 persen, artinya setiap foton yang mengenainya menghasilkan sebuah elektron, yang dikumpulkan sebagai listrik melalui sebuah 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. Perangkat ini menggunakan silikon hitam sebagai bahan aktif dan memiliki struktur nano kerucut dan kolom yang dapat menyerap sinar ultraviolet.

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

Semuanya bermuara pada prinsip kerja umum material fotovoltaik. Ketika sebuah foton cahaya insiden mengenai zat aktif, biasanya silikon, ia akan melepaskan satu elektron dari salah satu atomnya. 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 beberapa cara, termasuk ketika foton dipantulkan dari perangkat atau elektron bergabung kembali dengan "lubang" yang tersisa di atom sebelum dikumpulkan oleh sirkuit.

Namun, tim Aalto mengatakan mereka telah berhasil menghilangkan sebagian besar hambatan tersebut. Silikon hitam menyerap lebih banyak foton dibandingkan material lain, dan nanostrukturnya 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 ini 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.