შავი სილიკონიფოტოდეტექტორირეკორდი: გარე კვანტური ეფექტურობა 132%-მდე
მედიაში გავრცელებული ინფორმაციით, აალტოს უნივერსიტეტის მკვლევარებმა შეიმუშავეს ოპტოელექტრონული მოწყობილობა, რომლის გარე კვანტური ეფექტურობა 132%-მდეა. ეს ნაკლებად სავარაუდო მიღწევა ნანოსტრუქტურირებული შავი სილიციუმის გამოყენებით იქნა მიღწეული, რაც შეიძლება მზის უჯრედებისა და სხვა სისტემებისთვის დიდი გარღვევა იყოს.ფოტოდეტექტორებითუ ჰიპოთეტურ ფოტოელექტრულ მოწყობილობას 100 პროცენტიანი გარე კვანტური ეფექტურობა აქვს, ეს ნიშნავს, რომ მასზე მოხვედრილი ყოველი ფოტონი ელექტრონს წარმოქმნის, რომელიც წრედის მეშვეობით ელექტროენერგიის სახით გროვდება.
და ეს ახალი მოწყობილობა არა მხოლოდ 100 პროცენტიან ეფექტურობას აღწევს, არამედ 100 პროცენტზე მეტსაც. 132% ნიშნავს საშუალოდ 1.32 ელექტრონს თითო ფოტონზე. ის აქტიურ მასალად შავ სილიციუმს იყენებს და აქვს კონუსისებრი და სვეტისებრი ნანოსტრუქტურა, რომელსაც შეუძლია ულტრაიისფერი სინათლის შთანთქმა.
ცხადია, ჰაერიდან 0.32 დამატებით ელექტრონს ვერ შექმნით, ფიზიკა ხომ ამბობს, რომ ჰაერიდან ენერგია ვერ წარმოიქმნება, მაშ, საიდან მოდის ეს დამატებითი ელექტრონები?
ყველაფერი ფოტოელექტრული მასალების ზოგად მუშაობის პრინციპზეა დამოკიდებული. როდესაც დაცემული სინათლის ფოტონი აქტიურ ნივთიერებას, ჩვეულებრივ სილიციუმს, ხვდება, ის ერთ-ერთი ატომიდან ელექტრონს გამოთიშავს. თუმცა, ზოგიერთ შემთხვევაში, მაღალი ენერგიის ფოტონს შეუძლია ორი ელექტრონის გამოთიშვა ფიზიკის არცერთი კანონის დარღვევის გარეშე.
ეჭვგარეშეა, რომ ამ ფენომენის გამოყენება შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს მზის უჯრედების დიზაინის გასაუმჯობესებლად. ბევრ ოპტოელექტრონულ მასალაში ეფექტურობა იკარგება რამდენიმე გზით, მათ შორის, როდესაც ფოტონები აირეკლება მოწყობილობიდან ან ელექტრონები ხელახლა ერწყმის ატომებში დარჩენილ „ხვრელებს“, სანამ წრედი შეგროვდება.
თუმცა, აალტოს გუნდი აცხადებს, რომ მათ ეს დაბრკოლებები დიდწილად მოხსნას. შავი სილიციუმი სხვა მასალებთან შედარებით მეტ ფოტონს შთანთქავს, ხოლო კონუსური და სვეტოვანი ნანოსტრუქტურები მასალის ზედაპირზე ელექტრონების რეკომბინაციას ამცირებს.
საერთო ჯამში, ამ მიღწევებმა მოწყობილობის გარე კვანტური ეფექტურობის 130%-ს მიაღწია. გუნდის შედეგები დამოუკიდებლად გადამოწმდა გერმანიის ეროვნული მეტროლოგიის ინსტიტუტის, PTB-ის (გერმანიის ფედერალური ფიზიკის ინსტიტუტი) მიერ.
მკვლევარების თქმით, ამ რეკორდულ ეფექტურობას შეუძლია გააუმჯობესოს პრაქტიკულად ნებისმიერი ფოტოდეტექტორის, მათ შორის მზის უჯრედების და სხვა სინათლის სენსორების მუშაობა და ახალი დეტექტორი უკვე გამოიყენება კომერციულად.
გამოქვეყნების დრო: 2023 წლის 31 ივლისი