芬兰科学家研发外部量子效率达到了132%的黑硅光电探测器

芬兰科学家研发外部量子效率达到了132%的黑硅光电探测器

• 来源:网络
• 更新日期:2020-08-20

摘要：据外媒报道，阿尔托大学的研究人员开发了一种光电器件，其外部量子效率高达132%。这听起来不大可能实现的壮举则是通过利用纳米结构黑硅来实现的，这可能是太阳能电池和其他光电探

据外媒报道，阿尔托大学的研究人员开发了一种光电器件，其外部量子效率高达132%。这听起来不大可能实现的壮举则是通过利用纳米结构黑硅来实现的，这可能是太阳能电池和其他光电探测器的重大突破。如果一个假设的光伏器件拥有一个100%的外部量子效率，那就意味着每一个光子撞击它就会产生一个电子，电子则通过电路以电的形式被收集。

而这种新器件不仅达到了100%的效率，而且超过了100%。132%意味着平均每个光子得到1.32个电子。其以黑色硅为活性材料，具有锥状和柱状的纳米结构，可以吸收紫外光。

显然你不可能凭空多出0.32个电子，毕竟物理学规定能量不能凭空产生，那么这些多余的电子是从哪里来的呢?

这一切都归结于光伏材料的一般工作原理。当入射光的光子撞击活性物质--通常是硅时，它会从其中一个原子中撞击出一个电子。但在某些情况下，一个高能光子可以碰撞出两个电子且不违反任何物理定律。

毫无疑问，利用这种现象可以非常有助于改善太阳能电池的设计。在许多光电材料中，效率会以多种方式丧失，包括光子从器件反射出去，或电子在被电路收集之前跟原子中留下的“空穴”重新结合。

但阿尔托团队表示，他们在很大程度上消除了这些障碍。黑色硅能比其他材料吸收更多的光子，锥形和柱状纳米结构减少了材料表面的电子复合。

总体来说，这些进步使得器件的外部量子效率达到了130%。该团队的研究结果甚至还得到了德国国家计量研究所--PTB(德国联邦物理研究院)的独立验证。

研究人员称，这种创纪录的效率基本上可以改善任何光电探测器的性能，包括太阳能电池和其他光传感器，而且新的探测器已经被用于商业用途。