ซิลิคอนสีดำโฟโตดีเทคเตอร์สถิติ: ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกสูงสุดถึง 132%
จากรายงานของสื่อ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Aalto ได้พัฒนาอุปกรณ์อิเล็กโทรออปติกที่มีประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกสูงถึง 132% ความสำเร็จที่ไม่น่าเชื่อนี้เกิดขึ้นได้จากการใช้ซิลิคอนสีดำที่มีโครงสร้างระดับนาโน ซึ่งอาจเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์และเทคโนโลยีอื่นๆเครื่องตรวจจับแสงหากอุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์สมมุติมีประสิทธิภาพควอนตัมภายนอก 100 เปอร์เซ็นต์ นั่นหมายความว่าทุกโฟตอนที่ตกกระทบจะสร้างอิเล็กตรอน ซึ่งจะถูกรวบรวมเป็นกระแสไฟฟ้าผ่านวงจร
และอุปกรณ์ใหม่นี้ไม่เพียงแต่มีประสิทธิภาพ 100 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น แต่ยังมากกว่า 100 เปอร์เซ็นต์อีกด้วย 132% หมายความว่ามีอิเล็กตรอนเฉลี่ย 1.32 ตัวต่อโฟตอน โดยใช้ซิลิคอนสีดำเป็นวัสดุหลัก และมีโครงสร้างนาโนแบบกรวยและแบบเสาที่สามารถดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตได้
เห็นได้ชัดว่าคุณไม่สามารถสร้างอิเล็กตรอนเพิ่มอีก 0.32 ตัวขึ้นมาได้จากอากาศ เพราะหลักฟิสิกส์บอกว่าพลังงานไม่สามารถเกิดขึ้นได้จากอากาศ ดังนั้นอิเล็กตรอนส่วนเกินเหล่านี้มาจากไหนกัน?
สรุปได้ว่าหลักการทำงานทั่วไปของวัสดุโฟโตโวลตาอิกนั้นสำคัญมาก เมื่อโฟตอนของแสงที่ตกกระทบไปกระทบกับสารออกฤทธิ์ ซึ่งโดยปกติคือซิลิคอน มันจะไปทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมหนึ่งตัว แต่ในบางกรณี โฟตอนพลังงานสูงอาจทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมาสองตัวโดยไม่ขัดกับกฎทางฟิสิกส์ใดๆ
ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์นี้จะเป็นประโยชน์อย่างมากในการปรับปรุงการออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์ ในวัสดุอิเล็กโทรออปติกหลายชนิด ประสิทธิภาพจะลดลงได้หลายวิธี รวมถึงเมื่อโฟตอนสะท้อนออกจากอุปกรณ์ หรืออิเล็กตรอนรวมตัวกับ "ช่องว่าง" ที่เหลืออยู่ในอะตอมก่อนที่จะถูกรวบรวมโดยวงจร
แต่ทีมของอัลโตกล่าวว่าพวกเขาได้ขจัดอุปสรรคเหล่านั้นไปได้เกือบหมดแล้ว ซิลิคอนสีดำดูดซับโฟตอนได้มากกว่าวัสดุอื่นๆ และโครงสร้างนาโนแบบเรียวและแบบเสาช่วยลดการรวมตัวของอิเล็กตรอนบนพื้นผิวของวัสดุ
โดยรวมแล้ว ความก้าวหน้าเหล่านี้ทำให้ประสิทธิภาพเชิงควอนตัมภายนอกของอุปกรณ์สูงถึง 130% ผลงานของทีมได้รับการตรวจสอบยืนยันอย่างอิสระจากสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติของเยอรมนี PTB (สถาบันฟิสิกส์แห่งสหพันธรัฐเยอรมนี) อีกด้วย
นักวิจัยระบุว่า ประสิทธิภาพที่สูงเป็นประวัติการณ์นี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ตรวจจับแสงได้แทบทุกชนิด รวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์และเซ็นเซอร์แสงอื่นๆ และปัจจุบันอุปกรณ์ตรวจจับใหม่นี้กำลังถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์แล้ว
วันที่โพสต์: 31 กรกฎาคม 2566