Μαύρο πυρίτιοφωτοανιχνευτήςρεκόρ: εξωτερική κβαντική απόδοση έως 132%
Σύμφωνα με δημοσιεύματα των μέσων ενημέρωσης, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Aalto ανέπτυξαν μια οπτοηλεκτρονική συσκευή με εξωτερική κβαντική απόδοση έως και 132%. Αυτό το απίθανο κατόρθωμα επιτεύχθηκε με τη χρήση νανοδομημένου μαύρου πυριτίου, το οποίο θα μπορούσε να αποτελέσει μια σημαντική ανακάλυψη για τα ηλιακά κύτταρα και άλλα...φωτοανιχνευτέςΑν μια υποθετική φωτοβολταϊκή συσκευή έχει εξωτερική κβαντική απόδοση 100%, αυτό σημαίνει ότι κάθε φωτόνιο που την χτυπά παράγει ένα ηλεκτρόνιο, το οποίο συλλέγεται ως ηλεκτρική ενέργεια μέσω ενός κυκλώματος.
Και αυτή η νέα συσκευή όχι μόνο επιτυγχάνει απόδοση 100%, αλλά και πάνω από 100%. Το 132% σημαίνει κατά μέσο όρο 1,32 ηλεκτρόνια ανά φωτόνιο. Χρησιμοποιεί μαύρο πυρίτιο ως ενεργό υλικό και διαθέτει κωνική και κιονοειδή νανοδομή που μπορεί να απορροφήσει υπεριώδες φως.
Προφανώς δεν μπορείτε να δημιουργήσετε 0,32 επιπλέον ηλεκτρόνια από τον αέρα, άλλωστε, η φυσική λέει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί από τον αέρα, οπότε από πού προέρχονται αυτά τα επιπλέον ηλεκτρόνια;
Όλα καταλήγουν στη γενική αρχή λειτουργίας των φωτοβολταϊκών υλικών. Όταν ένα φωτόνιο του προσπίπτοντος φωτός χτυπά μια ενεργή ουσία, συνήθως πυρίτιο, εξουδετερώνει ένα ηλεκτρόνιο από ένα από τα άτομα. Αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα φωτόνιο υψηλής ενέργειας μπορεί να εξουδετερώσει δύο ηλεκτρόνια χωρίς να παραβιάσει κανέναν νόμο της φυσικής.
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η αξιοποίηση αυτού του φαινομένου μπορεί να είναι πολύ χρήσιμη για τη βελτίωση του σχεδιασμού των ηλιακών κυψελών. Σε πολλά οπτοηλεκτρονικά υλικά, η απόδοση χάνεται με διάφορους τρόπους, όπως όταν τα φωτόνια ανακλώνται από τη συσκευή ή τα ηλεκτρόνια ανασυνδυάζονται με τις «οπές» που αφήνονται στα άτομα πριν συλλεχθούν από το κύκλωμα.
Αλλά η ομάδα του Aalto λέει ότι έχει σε μεγάλο βαθμό εξαλείψει αυτά τα εμπόδια. Το μαύρο πυρίτιο απορροφά περισσότερα φωτόνια από άλλα υλικά, και οι κωνικές και στηλωτές νανοδομές μειώνουν τον ανασυνδυασμό ηλεκτρονίων στην επιφάνεια του υλικού.
Συνολικά, αυτές οι εξελίξεις έχουν επιτρέψει στην εξωτερική κβαντική απόδοση της συσκευής να φτάσει το 130%. Τα αποτελέσματα της ομάδας έχουν ακόμη και επαληθευτεί ανεξάρτητα από το εθνικό Ινστιτούτο Μετρολογίας της Γερμανίας, το PTB (Γερμανικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Φυσικής).
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η ρεκόρ απόδοσης θα μπορούσε να βελτιώσει την απόδοση ουσιαστικά οποιουδήποτε φωτοανιχνευτή, συμπεριλαμβανομένων των ηλιακών κυψελών και άλλων αισθητήρων φωτός, και ο νέος ανιχνευτής χρησιμοποιείται ήδη εμπορικά.
Ώρα δημοσίευσης: 31 Ιουλίου 2023