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    技術應用

    黑硅光電探測器創紀錄 :外部量子效率高達132%

    2020/08/19


    據外媒報道,阿爾托大學的研究人員開發了一種光電設備,其外部量子效率高達132%。這聽起來不大可能實現的壯舉則是通過利用納米結構黑硅來實現的,這可能是太陽能電池和其他光電探測器的重大突破。如果一個假設的光伏器件擁有一個100%的外部量子效率,那就意味著每一個光子撞擊它就會產生一個電子,電子則通過電路以電的形式被收集。而這種新設備不僅達到了100%的效率,而且超過了100%。132%意味著平均每個光子得到1.32個電子。其以黑色硅為活性材料,具有錐狀和柱狀的納米結構,可以吸收紫外光。

    顯然你不可能憑空多出0.32個電子,畢竟物理學規定能量不能憑空產生,那么這些多余的電子是從哪里來的呢?這一切都歸結于光伏材料的一般工作原理。當入射光的光子撞擊活性物質--通常是硅時,它會從其中一個原子中撞擊出一個電子。但在某些情況下,一個高能光子可以碰撞出兩個電子且不違反任何物理定律。

    毫無疑問,利用這種現象可以非常有助于改善太陽能電池的設計。在許多光電材料中,效率會以多種方式喪失,包括光子從器件反射出去,或電子在被電路收集之前跟原子中留下的“空穴”重新結合。但阿爾托團隊表示,他們在很大程度上消除了這些障礙。黑色硅能比其他材料吸收更多的光子,錐形和柱狀納米結構減少了材料表面的電子復合??傮w來說,這些進步使得器件的外部量子效率達到了130%。該團隊的研究結果甚至還得到了德國國家計量研究所--PTB(德國聯邦物理研究院)的獨立驗證。

    研究人員稱,這種創紀錄的效率基本上可以改善任何光電探測器的性能,包括太陽能電池和其他光傳感器,而且新的探測器已經被用于商業用途。

    相關研究報告已發表在《Physical Review Letters》上。

    來源:cnBeta


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