Rekor 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 luar biasa ini dicapai dengan menggunakan silikon hitam berstrukturnano, yang dapat menjadi terobosan besar dalam sel surya dan lainnyafotodetektor.Jika perangkat fotovoltaik hipotetis memiliki efisiensi kuantum eksternal sebesar 100 persen, itu berarti setiap foton yang mengenainya menghasilkan elektron, yang 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.Menggunakan silikon hitam sebagai bahan aktifnya dan memiliki struktur nano berbentuk kerucut dan kolumnar yang mampu menyerap sinar ultraviolet.

Tentu saja Anda tidak dapat menciptakan 0,32 elektron ekstra dari udara tipis, lagipula fisika mengatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dari udara tipis, jadi dari manakah elektron ekstra ini berasal?

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

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 rangkaian.

Namun tim Aalto mengatakan mereka telah menghilangkan sebagian besar hambatan tersebut.Silikon hitam menyerap lebih banyak foton dibandingkan bahan lain, dan struktur nano yang meruncing dan berbentuk kolom mengurangi rekombinasi elektron pada permukaan bahan.

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, rekor efisiensi ini pada dasarnya dapat meningkatkan kinerja semua fotodetektor, termasuk sel surya dan sensor cahaya lainnya, dan detektor baru ini sudah digunakan secara komersial.