芬蘭科學(xué)家研發(fā)外部量子效率達(dá)到了132%的黑硅光電探測(cè)器

據(jù)外媒報(bào)道，阿爾托大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種光電器件，其外部量子效率高達(dá)132%。這聽起來不大可能實(shí)現(xiàn)的壯舉則是通過利用納米結(jié)構(gòu)黑硅來實(shí)現(xiàn)的，這可能是太陽(yáng)能電池和其他光電探測(cè)器的重大突破。如果一個(gè)假設(shè)的光伏器件擁有一個(gè)100%的外部量子效率，那就意味著每一個(gè)光子撞擊它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電子，電子則通過電路以電的形式被收集。

而這種新器件不僅達(dá)到了100%的效率，而且超過了100%。132%意味著平均每個(gè)光子得到1.32個(gè)電子。其以黑色硅為活性材料，具有錐狀和柱狀的納米結(jié)構(gòu)，可以吸收紫外光。

顯然你不可能憑空多出0.32個(gè)電子，畢竟物理學(xué)規(guī)定能量不能憑空產(chǎn)生，那么這些多余的電子是從哪里來的呢?

這一切都?xì)w結(jié)于光伏材料的一般工作原理。當(dāng)入射光的光子撞擊活性物質(zhì)--通常是硅時(shí)，它會(huì)從其中一個(gè)原子中撞擊出一個(gè)電子。但在某些情況下，一個(gè)高能光子可以碰撞出兩個(gè)電子且不違反任何物理定律。

毫無疑問，利用這種現(xiàn)象可以非常有助于改善太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)。在許多光電材料中，效率會(huì)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(jié)合。

但阿爾托團(tuán)隊(duì)表示，他們?cè)诤艽蟪潭壬舷诉@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(jié)構(gòu)減少了材料表面的電子復(fù)合。

總體來說，這些進(jìn)步使得器件的外部量子效率達(dá)到了130%。該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果甚至還得到了德國(guó)國(guó)家計(jì)量研究所--PTB(德國(guó)聯(lián)邦物理研究院)的獨(dú)立驗(yàn)證。

研究人員稱，這種創(chuàng)紀(jì)錄的效率基本上可以改善任何光電探測(cè)器的性能，包括太陽(yáng)能電池和其他光傳感器，而且新的探測(cè)器已經(jīng)被用于商業(yè)用途。