السيليكون الأسودالكاشف الضوئيالسجل: الكفاءة الكمومية الخارجية تصل إلى 132 ٪
وفقًا لتقارير وسائل الإعلام ، طور الباحثون في جامعة Aalto جهازًا إلكترونيًا بصري يتمتع بكفاءة كمية خارجية تصل إلى 132 ٪. تم تحقيق هذا العمل الفذ غير المحتمل باستخدام السيليكون الأسود النانوي ، والذي يمكن أن يكون بمثابة اختراق كبير للخلايا الشمسية وغيرهاالكاكبات الضوئية. إذا كان للجهاز الكهروضوئي الافتراضي كفاءة كمية خارجية قدرها 100 في المائة ، فهذا يعني أن كل فوتون يضربه ينتج إلكترونًا ، يتم جمعه ككهرباء من خلال الدائرة.
وهذا الجهاز الجديد لا يحقق كفاءة بنسبة 100 في المائة فحسب ، بل يحقق أكثر من 100 في المائة. 132 ٪ يعني متوسط 1.32 الإلكترونات لكل فوتون. يستخدم السيليكون الأسود كمواد نشطة وله بنية مخروطية وكونيات نانوية يمكن أن تمتص الضوء فوق البنفسجي.
من الواضح أنه لا يمكنك إنشاء 0.32 إلكترونات إضافية من الهواء الرقيق ، بعد كل شيء ، تقول الفيزياء أنه لا يمكن إنشاء الطاقة من الهواء ، فمن أين تأتي هذه الإلكترونات الإلكترونية؟
كل ذلك يعود إلى مبدأ العمل العام للمواد الكهروضوئية. عندما يضرب فوتون من ضوء الحادث مادة نشطة ، وعادة ما يكون السيليكون ، فإنه يقرع الإلكترون من إحدى الذرات. ولكن في بعض الحالات ، يمكن لفوتون عالي الطاقة أن يطرد إلكترونين دون كسر أي قوانين للفيزياء.
ليس هناك شك في أن تسخير هذه الظاهرة يمكن أن يكون مفيدًا للغاية في تحسين تصميم الخلايا الشمسية. في العديد من المواد الإلكترونية الضوئية ، تضيع الكفاءة بعدة طرق ، بما في ذلك عندما تنعكس الفوتونات من الجهاز أو إعادة تجميع الإلكترونات مع "الثقوب" التي تركت في الذرات قبل جمعها بواسطة الدائرة.
لكن فريق آلتو يقول إنهم أزالوا هذه العقبات إلى حد كبير. يمتص السيليكون الأسود المزيد من الفوتونات من المواد الأخرى ، وتقلل الهياكل النانوية المدببة والعملية إعادة تركيب الإلكترون على سطح المادة.
بشكل عام ، مكنت هذه التطورات الكفاءة الكمومية الخارجية للجهاز للوصول إلى 130 ٪. تم التحقق من نتائج الفريق بشكل مستقل من قبل المعهد الوطني لأمراض ألمانيا ، PTB (المعهد الفيدرالي الألماني للفيزياء).
وفقًا للباحثين ، فإن كفاءة السجل هذه يمكن أن تحسن أداء أي جزء من الكاشف الضوئي ، بما في ذلك الخلايا الشمسية وأجهزة استشعار الضوء الأخرى ، ويتم استخدام الكاشف الجديد تجاريًا بالفعل.
وقت النشر: يوليو 31-2023