Menurut jaringan organisasi fisikawan baru-baru ini melaporkan bahwa peneliti Finlandia telah mengembangkan fotodetektor silikon hitam dengan efisiensi kuantum eksternal sebesar 130%, yang merupakan pertama kalinya efisiensi perangkat fotovoltaik melampaui batas teoritis 100%, yang diharapkan dapat sangat meningkatkan efisiensi perangkat deteksi fotolistrik, dan perangkat ini banyak digunakan dalam mobil, telepon seluler, jam tangan pintar, dan peralatan medis.
Fotodetektor adalah sensor yang dapat mengukur cahaya atau energi elektromagnetik lainnya, mengubah foton menjadi arus listrik, dan foton yang diserap membentuk pasangan elektron-lubang. Fotodetektor mencakup fotodioda dan fototransistor, dll. Efisiensi kuantum digunakan untuk menentukan persentase foton yang diterima oleh perangkat seperti fotodetektor menjadi pasangan elektron-lubang, yaitu, efisiensi kuantum sama dengan jumlah elektron yang dihasilkan foto dibagi dengan jumlah foton yang datang.
Ketika foton insiden menghasilkan elektron ke sirkuit eksternal, efisiensi kuantum eksternal perangkat tersebut adalah 100% (sebelumnya dianggap sebagai batas teoretis). Dalam studi terbaru, fotodetektor silikon hitam memiliki efisiensi hingga 130 persen, yang berarti satu foton insiden menghasilkan sekitar 1,3 elektron.
Menurut para peneliti Universitas Aalto, senjata rahasia di balik terobosan besar ini adalah proses penggandaan pembawa muatan yang terjadi di dalam nanostruktur unik fotodetektor silikon hitam, yang dipicu oleh foton berenergi tinggi. Sebelumnya, para ilmuwan belum dapat mengamati fenomena ini pada perangkat nyata karena adanya rugi-rugi listrik dan optik yang mengurangi jumlah elektron yang terkumpul. "Perangkat berstruktur nano kami tidak mengalami rekombinasi dan tidak mengalami rugi-rugi refleksi, sehingga kami dapat mengumpulkan semua pembawa muatan yang berlipat ganda," jelas pemimpin studi, Profesor Hera Severn.
Efisiensi ini telah diverifikasi oleh Institut Teknologi Fisika dari Masyarakat Metrologi Nasional Jerman (PTB), layanan pengukuran yang paling akurat dan dapat diandalkan di Eropa.
Para peneliti mencatat bahwa rekor efisiensi ini berarti para ilmuwan dapat meningkatkan kinerja perangkat deteksi fotolistrik secara signifikan.
"Detektor kami telah menarik banyak minat, terutama di bidang bioteknologi dan pemantauan proses industri," ujar Dr. Mikko Juntuna, CEO ElfysInc, perusahaan milik Universitas Aalto. Dilaporkan bahwa mereka telah mulai memproduksi detektor semacam itu untuk penggunaan komersial.
Waktu posting: 11-Jul-2023