Σύμφωνα με το δίκτυο οργάνωσης φυσικών ανέφερε πρόσφατα ότι Φινλανδοί ερευνητές ανέπτυξαν έναν φωτοανιχνευτή μαύρου πυριτίου με εξωτερική κβαντική απόδοση 130%, που είναι η πρώτη φορά που η απόδοση των φωτοβολταϊκών συσκευών υπερβαίνει το θεωρητικό όριο του 100%, το οποίο αναμένεται να είναι πολύ βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα των συσκευών φωτοηλεκτρικής ανίχνευσης και αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται ευρέως σε αυτοκίνητα, κινητά τηλέφωνα, έξυπνα ρολόγια και ιατρικό εξοπλισμό.
Ο 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 να σχηματίσουν ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών.Ο φωτοανιχνευτής περιλαμβάνει φωτοδίοδο και φωτοτρανζίστορ κ.λπ. Η κβαντική απόδοση χρησιμοποιείται για τον καθορισμό του ποσοστού των φωτονίων που λαμβάνονται από μια συσκευή όπως ένας φωτοανιχνευτής σε ένα ζεύγος ηλεκτρονίων-οπών, δηλαδή η κβαντική απόδοση είναι ίση με τον αριθμό των φωτογεννημένων ηλεκτρονίων διαιρούμενο με τον αριθμό των προσπίπτων φωτονίων.
Όταν ένα προσπίπτον φωτόνιο παράγει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα εξωτερικό κύκλωμα, η εξωτερική κβαντική απόδοση της συσκευής είναι 100% (προηγουμένως πιστευόταν ότι ήταν το θεωρητικό όριο).Στην τελευταία μελέτη, ο φωτοανιχνευτής μαύρου πυριτίου είχε απόδοση έως και 130 τοις εκατό, πράγμα που σημαίνει ότι ένα προσπίπτον φωτόνιο παράγει περίπου 1,3 ηλεκτρόνια.
Σύμφωνα με ερευνητές του Πανεπιστημίου Aalto, το μυστικό όπλο πίσω από αυτή τη σημαντική ανακάλυψη είναι η διαδικασία πολλαπλασιασμού φορτίου-φορέα που συμβαίνει στη μοναδική νανοδομή του φωτοανιχνευτή μαύρου πυριτίου, ο οποίος ενεργοποιείται από φωτόνια υψηλής ενέργειας.Προηγουμένως, οι επιστήμονες δεν ήταν σε θέση 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 ανάκλασης, έτσι μπορούμε να συλλέξουμε όλους τους φορείς πολλαπλασιασμού φορτίου», εξήγησε η επικεφαλής της μελέτης Καθηγήτρια Hera Severn.
Αυτή η αποτελεσματικότητα έχει επαληθευτεί από το Ινστιτούτο Φυσικής Τεχνολογίας της Γερμανικής Εθνικής Εταιρείας Μετρολογίας (PTB), της πιο ακριβούς και αξιόπιστης υπηρεσίας μετρήσεων στην Ευρώπη.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι αυτή η απόδοση ρεκόρ σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση των συσκευών φωτοηλεκτρικής ανίχνευσης.
«Οι ανιχνευτές μας έχουν προκαλέσει μεγάλο ενδιαφέρον, ειδικά στους τομείς της βιοτεχνολογίας και της παρακολούθησης βιομηχανικών διεργασιών», 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.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-11-2023