შავი სილიკონიფოტოდეტექტორიჩანაწერი: გარე კვანტური ეფექტურობა 132%-მდე
მედიის ცნობით, ალტოს უნივერსიტეტის მკვლევარებმა შეიმუშავეს ოპტოელექტრონული მოწყობილობა, რომლის გარე კვანტური ეფექტურობა 132%-მდეა. ეს საეჭვო მიღწევა მიღწეული იქნა ნანოსტრუქტურული შავი სილიკონის გამოყენებით, რომელიც შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი გარღვევა მზის უჯრედებისთვის და სხვაფოტოდეტექტორები. თუ ჰიპოთეტურ ფოტოელექტრო მოწყობილობას აქვს გარეგანი კვანტური ეფექტურობა 100 პროცენტით, ეს ნიშნავს, რომ ყოველი ფოტონი, რომელიც მას ხვდება, წარმოქმნის ელექტრონს, რომელიც გროვდება ელექტროენერგიის სახით მიკროსქემის მეშვეობით.
და ეს ახალი მოწყობილობა არა მხოლოდ აღწევს 100 პროცენტიან ეფექტურობას, არამედ 100 პროცენტზე მეტს. 132% ნიშნავს საშუალოდ 1,32 ელექტრონს ფოტოზე. ის იყენებს შავ სილიკონს, როგორც აქტიურ მასალას და აქვს კონუსი და სვეტისებრი ნანოსტრუქტურა, რომელსაც შეუძლია ულტრაიისფერი სინათლის შთანთქმა.
ცხადია, თხელი ჰაერიდან 0,32 დამატებით ელექტრონს ვერ შექმნით, ბოლოს და ბოლოს, ფიზიკა ამბობს, რომ ჰაერიდან ენერგია არ შეიძლება შეიქმნას, მაშ, საიდან მოდის ეს ზედმეტი ელექტრონები?
ეს ყველაფერი დამოკიდებულია ფოტოელექტრული მასალების მუშაობის ზოგად პრინციპზე. როდესაც შემთხვევის სინათლის ფოტონი ურტყამს აქტიურ ნივთიერებას, ჩვეულებრივ, სილიკონს, ის ერთ-ერთი ატომიდან ელექტრონს ამოაგდებს. მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში, მაღალი ენერგიის ფოტონს შეუძლია ორი ელექტრონის დარტყმა ფიზიკის კანონების დარღვევის გარეშე.
ეჭვგარეშეა, რომ ამ ფენომენის გამოყენება შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს მზის უჯრედების დიზაინის გასაუმჯობესებლად. ბევრ ოპტოელექტრონულ მასალაში, ეფექტურობა იკარგება მრავალი გზით, მათ შორის, როდესაც ფოტონები აირეკლება მოწყობილობიდან ან ელექტრონები რეკომბინირდებიან ატომებში დარჩენილ „ხვრელებს“ წრეში შეგროვებამდე.
მაგრამ აალტოს გუნდი ამბობს, რომ მათ ეს დაბრკოლებები დიდწილად მოიხსნა. შავი სილიციუმი შთანთქავს უფრო მეტ ფოტონს, ვიდრე სხვა მასალებს, ხოლო შემცირებული და სვეტოვანი ნანოსტრუქტურები ამცირებს ელექტრონების რეკომბინაციას მასალის ზედაპირზე.
მთლიანობაში, ამ მიღწევებმა საშუალება მისცა მოწყობილობის გარე კვანტურ ეფექტურობას მიაღწიოს 130%. გუნდის შედეგები დამოუკიდებლად გადაამოწმა გერმანიის მეტროლოგიის ეროვნულმა ინსტიტუტმა, PTB (გერმანიის ფიზიკის ფედერალური ინსტიტუტი).
მკვლევარების აზრით, ამ ჩანაწერის ეფექტურობამ შეიძლება გააუმჯობესოს ნებისმიერი ფოტოდეტექტორის მუშაობა, მათ შორის მზის უჯრედები და სინათლის სხვა სენსორები, და ახალი დეტექტორი უკვე გამოიყენება კომერციულად.
გამოქვეყნების დრო: ივლის-31-2023