Научной группе из Университета Аалто удалось создать фотоэлектрическое устройство, внешняя квантовая эффективность которого составляет рекордные 132%.
Эти рекордные цифры, которые звучат как фантастика, были достигнуты за счет применения наноструктурированного черного кремния. Так давайте про это открытие узнаем немного больше.
Как получилась эффективность в 132%
Возьмем некое фотоэлектрическое устройство и представим, что его внешняя квантовая эффективность равна 100 процентам. Так вот, это говорит о том, что каждый фотон света, который попал на такую панель, выбивает электрон со стопроцентной вероятностью.
Так вот новое устройство первое в мире, эффективность которого превышает порог в 100 процентов и равно 132%.
Это значит, что в среднем один фотон света выбивает из структуры материала 1,32 электрона. Безусловно, невозможно получить 0,32 электрона, поэтому такие цифры нужно понимать так: у вас присутствует 32% шанс выбить одним фотоном света сразу пару электронов.
Кажется, что это невозможно по физическим законам, ведь энергия не берется из ниоткуда. Давайте разберемся как такое стало возможным.
Все сведено к тому, как в целом функционируют фотоэлектрические материалы:
Так вот когда фотон падает на поверхность активного материала, то происходит выбивание одного электрона из атома. Но при определенных условиях фотон, обладающий высокой энергией, вполне может выбить сразу два электрона и при этом никакие законы физики не будут нарушены.
Зная это, ученые изготовили устройство с применением черного кремния в роли активного материала в особой форме конусов и столбцов, которые поглощают УФ-свет. Таким образом, были созданы отличные условия для «двойного выбивания» электронов.
Каковы перспективы изделия
Черный кремний - это уникальный материал, который способен существенно улучшить производительность всех вновь выпускаемых солнечных панелей.
Ведь его использование существенно снижает такие негативные факторы как отражение фотонов от устройства и рекомбинация электронов с «дыркой», которые они оставляют в атоме прежде чем их соберет схема.
Результатами проделанной работы, которая прошла проверку в Немецком национальном метрологическом институте, ученые поделились на страницах журнала Physical Review Letters.
Спасибо, что прочитали до конца и оценили материал.