블랙실리콘광검출기기록: 외부 양자 효율 최대 132%
언론 보도에 따르면, 알토 대학교 연구원들은 외부 양자 효율이 최대 132%에 달하는 광전자 장치를 개발했습니다.이 예상치 못한 성과는 나노 구조의 블랙 실리콘을 사용하여 달성되었으며, 이는 태양 전지 및 기타 분야에 획기적인 발전이 될 수 있습니다.광검출기.가상의 광전지 장치의 외부 양자 효율이 100%라면, 이는 장치에 닿는 모든 광자가 전자를 생성하고, 전자가 회로를 통해 전기로 수집된다는 의미입니다.
그리고 이 새로운 장치는 100% 효율성뿐만 아니라 100% 이상의 효율성을 달성합니다.132%는 광자당 평균 1.32개의 전자를 의미합니다.블랙실리콘을 활물질로 사용하고 자외선을 흡수할 수 있는 원뿔형과 기둥형 나노구조를 갖고 있다.
분명히 얇은 공기에서는 0.32개의 추가 전자를 생성할 수 없습니다. 결국 물리학에서는 얇은 공기에서는 에너지가 생성될 수 없다고 말합니다. 그러면 이러한 추가 전자는 어디서 오는 걸까요?
그것은 모두 광전지 재료의 일반적인 작동 원리로 귀결됩니다.입사광의 광자가 활성 물질(일반적으로 실리콘)에 닿으면 원자 중 하나에서 전자가 떨어져 나옵니다.그러나 어떤 경우에는 고에너지 광자가 물리 법칙을 위반하지 않고 두 개의 전자를 녹아웃시킬 수 있습니다.
이 현상을 활용하는 것이 태양전지의 설계를 개선하는 데 매우 도움이 될 수 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다.많은 광전자 재료에서는 광자가 장치에서 반사되거나 전자가 회로에 수집되기 전에 원자에 남아 있는 "구멍"과 재결합하는 경우를 포함하여 여러 가지 방법으로 효율성이 손실됩니다.
그러나 Aalto 팀은 이러한 장애물을 대부분 제거했다고 말합니다.블랙 실리콘은 다른 물질보다 더 많은 광자를 흡수하며, 테이퍼형 및 원주형 나노구조는 물질 표면의 전자 재결합을 감소시킵니다.
전반적으로 이러한 발전으로 장치의 외부 양자 효율이 130%에 도달할 수 있게 되었습니다.팀의 결과는 독일 국립 계측 연구소인 PTB(독일 연방 물리학 연구소)에 의해 독립적으로 검증되기도 했습니다.
연구원들에 따르면, 이 기록 효율성은 기본적으로 태양 전지 및 기타 광 센서를 포함한 모든 광검출기의 성능을 향상시킬 수 있으며 새로운 검출기는 이미 상업적으로 사용되고 있습니다.
게시 시간: 2023년 7월 31일