ブラックシリコンフォトセクターレコード：最大132％の外部量子効率

ブラックシリコン光検出器記録：最大132％の外部量子効率

メディアの報道によると、アールト大学の研究者は、最大132％の外部量子効率を持つ光電子装置を開発しました。このありそうもない偉業は、ナノ構造の黒いシリコンを使用して達成されました。光検出器。架空の太陽光発電デバイスの外部量子効率が100％の場合、それがヒットするすべての光子が回路を介して電気として収集される電子を生成するすべての光子を生成することを意味します。

また、この新しいデバイスは、100％の効率を達成するだけでなく、100％以上を達成しています。 132％は、光子あたり平均1.32電子を意味します。黒いシリコンを活性材料として使用し、紫外線を吸収できる円錐と円柱ナノ構造を備えています。

明らかに、薄い空気から0.32個の余分な電子を作成することはできません。結局のところ、物理学によると、エネルギーは薄い空気から生成できないので、これらの余分な電子はどこから来るのでしょうか？

それはすべて、太陽光材料の一般的な作業原則に帰着します。入射光の光子が活性物質（通常はシリコン）に当たると、原子の1つから電子をノックアウトします。しかし、場合によっては、高エネルギーの光子は、物理学の法則を破ることなく2つの電子をノックアウトできます。

この現象を利用することは、太陽電池の設計を改善するのに非常に役立つことは間違いありません。多くの光電子材料では、光子がデバイスから反射される場合や、回路によって収集される前に原子に残っている「穴」で電子が再結合される場合を含め、効率がさまざまな方法で失われます。

しかし、Aaltoのチームは、それらの障害を大幅に取り除いたと言います。黒のシリコンは他の材料よりも多くの光子を吸収し、テーパーと円柱のナノ構造は材料の表面の電子組換えを減らします。

全体として、これらの進歩により、デバイスの外部量子効率が130％に達することができました。チームの結果は、ドイツの国立計測研究所であるPTB（ドイツ連邦物理学研究所）によって独立して検証されています。

研究者によると、この記録効率は、太陽電池やその他の光センサーを含む基本的にフォトセクターの性能を向上させる可能性があり、新しい検出器はすでに商業的に使用されています。