Σύμφωνα με το Δίκτυο Οργάνωσης Φυσικών, ανέφερε πρόσφατα ότι οι φινλανδοί ερευνητές έχουν αναπτύξει ένα μαύρο φωτοανιχνευτή πυριτίου με εξωτερική κβαντική απόδοση 130%, η οποία είναι η πρώτη φορά που η αποτελεσματικότητα των φωτοβολταϊκών συσκευών υπερβαίνει το θεωρητικό όριο των 100%, η οποία αναμένεται να βελτιωθεί σημαντικά η αποτελεσματικότητα των φωτοηλεκτρικών συσκευών ανίχνευσης και οι συσκευές αυτές.
Ένας φωτοανιχνευτής είναι ένας αισθητήρας που μπορεί να μετρήσει το φως ή άλλη ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, να μετατρέψει τα φωτόνια σε ηλεκτρικό ρεύμα και τα απορροφημένα φωτόνια σχηματίζουν ζεύγη ηλεκτρο-οπών. Ο φωτοανιχνευτής περιλαμβάνει φωτοδιώδη και φωτοτρανσσέρ, κλπ. Η κβαντική απόδοση χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του ποσοστού των φωτονίων που λαμβάνονται από μια συσκευή όπως ένας φωτοανιχνευτής σε ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, δηλαδή η κβαντική απόδοση είναι ίση με τον αριθμό των φωτογενεμένων ηλεκτρονίων που διαιρείται με τον αριθμό των φωτονίων συμβάντων.
Όταν ένα φωτόνιο περιστατικό παράγει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα εξωτερικό κύκλωμα, η εξωτερική κβαντική απόδοση της συσκευής είναι 100% (προηγουμένως θεωρείται ότι είναι το θεωρητικό όριο). Στην τελευταία μελέτη, ο φωτοανιχνευτής μαύρου πυριτίου είχε απόδοση έως και 130 %, πράγμα που σημαίνει ότι ένα συμβάν φωτόνιο παράγει περίπου 1,3 ηλεκτρόνια.
Σύμφωνα με τους ερευνητές του Πανεπιστημίου Aalto, το μυστικό όπλο πίσω από αυτή τη μεγάλη ανακάλυψη είναι η διαδικασία πολλαπλασιασμού φορτίου-φορέα που εμφανίζεται μέσα στη μοναδική νανοδομή του Black Silicon Photodetector, το οποίο ενεργοποιείται από φωτόνια υψηλής ενέργειας. Προηγουμένως, οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να παρατηρήσουν το φαινόμενο σε πραγματικές συσκευές, επειδή η παρουσία ηλεκτρικών και οπτικών απωλειών μείωσε τον αριθμό των ηλεκτρονίων που συλλέχθηκαν. "Οι νανοδομημένες συσκευές μας δεν έχουν ανασυνδυασμό και καμία απώλεια προβληματισμού, ώστε να μπορούμε να συλλέξουμε όλους τους πολλαπλασιασμένους φορείς φόρτισης", εξήγησε ο ηγέτης της μελέτης Hera Severn.
Αυτή η αποτελεσματικότητα έχει επαληθευτεί από το Ινστιτούτο Φυσικής Τεχνολογίας της Γερμανικής Εθνικής Εταιρείας Μετρολογίας (PTB), την πιο ακριβή και αξιόπιστη υπηρεσία μέτρησης στην Ευρώπη.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι αυτή η αποδοτικότητα ρεκόρ σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση των φωτοηλεκτρικών συσκευών ανίχνευσης.
"Οι ανιχνευτές μας έχουν δημιουργήσει μεγάλο ενδιαφέρον, ειδικά στους τομείς της βιοτεχνολογίας και της παρακολούθησης της βιομηχανικής διαδικασίας", δήλωσε ο Δρ Mikko Juntuna, Διευθύνων Σύμβουλος της Elfysinc, μιας εταιρείας που ανήκει στο Πανεπιστήμιο Aalto. Αναφέρεται ότι έχουν αρχίσει να κατασκευάζουν τέτοιους ανιχνευτές για εμπορική χρήση.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιουλ-11-2023