Silicium noirphotodétecteurRecord: efficacité quantique externe jusqu'à 132%
Selon les médias, les chercheurs de l'Université d'Aalto ont développé un dispositif optoélectronique avec une efficacité quantique externe allant jusqu'à 132%. Cet exploit improbable a été réalisé en utilisant du silicium noir nanostructuré, qui pourrait être une percée majeure pour les cellules solaires et autresphotodétecteurs. Si un dispositif photovoltaïque hypothétique a une efficacité quantique externe de 100%, cela signifie que chaque photon qui le frappe produit un électron, qui est collecté sous forme d'électricité via un circuit.
Et ce nouvel appareil réalise non seulement une efficacité à 100%, mais plus de 100%. 132% signifie une moyenne de 1,32 électrons par photon. Il utilise du silicium noir comme matériau actif et a une nanostructure de cône et de colonne qui peut absorber la lumière ultraviolette.
De toute évidence, vous ne pouvez pas créer 0,32 électrons supplémentaires à partir de l'air mince, après tout, la physique dit que l'énergie ne peut pas être créée à partir de l'air mince, alors d'où viennent ces électrons supplémentaires?
Tout se résume au principe de travail général des matériaux photovoltaïques. Lorsqu'un photon de la lumière incidente frappe une substance active, généralement du silicium, il fait tomber un électron de l'un des atomes. Mais dans certains cas, un photon à haute énergie peut assommer deux électrons sans enfreindre les lois de la physique.
Il ne fait aucun doute que l'exploitation de ce phénomène peut être très utile pour améliorer la conception des cellules solaires. Dans de nombreux matériaux optoélectroniques, l'efficacité est perdue de plusieurs façons, notamment lorsque les photons sont réfléchis par l'appareil ou que les électrons se recombinent avec les «trous» laissés dans les atomes avant d'être collectés par le circuit.
Mais l'équipe d'Aalto dit qu'elle a largement supprimé ces obstacles. Le silicium noir absorbe plus de photons que les autres matériaux, et les nanostructures effilées et colonnes réduisent la recombinaison d'électrons à la surface du matériau.
Dans l'ensemble, ces avancées ont permis à l'efficacité quantique externe d'atteindre 130%. Les résultats de l'équipe ont même été vérifiés indépendamment par l'Institut national de métrologie allemand, le PTB (Institut fédéral allemand de physique).
Selon les chercheurs, cette efficacité record pourrait améliorer les performances de essentiellement n'importe quel photodétecteur, y compris les cellules solaires et autres capteurs de lumière, et le nouveau détecteur est déjà utilisé commercialement.
Heure du poste: juil-31-2023