Cofnod ffotodetector silicon du: effeithlonrwydd cwantwm allanol hyd at 132%

Silicon DuffotodetectorCofnod: Effeithlonrwydd cwantwm allanol hyd at 132%

Yn ôl adroddiadau yn y cyfryngau, mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Aalto wedi datblygu dyfais optoelectroneg gydag effeithlonrwydd cwantwm allanol o hyd at 132%. Cyflawnwyd y gamp annhebygol hon trwy ddefnyddio silicon du nanostrwythuredig, a allai fod yn ddatblygiad mawr ar gyfer celloedd solar ac eraillffotodetectorau. Os oes gan ddyfais ffotofoltäig ddamcaniaethol effeithlonrwydd cwantwm allanol o 100 y cant, mae hynny'n golygu bod pob ffoton sy'n ei daro yn cynhyrchu electron, sy'n cael ei gasglu fel trydan trwy gylched.

Ac mae'r ddyfais newydd hon nid yn unig yn cyflawni effeithlonrwydd 100 y cant, ond mwy na 100 y cant. Mae 132% yn golygu cyfartaledd o 1.32 o electronau i bob ffoton. Mae'n defnyddio silicon du fel y deunydd gweithredol ac mae ganddo nanostrwythur côn a cholofnog a all amsugno golau uwchfioled.

Yn amlwg ni allwch greu 0.32 electronau ychwanegol allan o awyr denau, wedi'r cyfan, dywed ffiseg na ellir creu egni allan o awyr denau, felly o ble mae'r electronau ychwanegol hyn yn dod?

Mae'r cyfan yn dibynnu ar egwyddor gweithio gyffredinol deunyddiau ffotofoltäig. Pan fydd ffoton o'r golau digwyddiad yn taro sylwedd gweithredol, silicon fel arfer, mae'n curo electron allan o un o'r atomau. Ond mewn rhai achosion, gall ffoton egni uchel ddileu dau electron heb dorri unrhyw gyfreithiau ffiseg.

Nid oes amheuaeth y gall harneisio'r ffenomen hon fod yn ddefnyddiol iawn wrth wella dyluniad celloedd solar. Mewn llawer o ddeunyddiau optoelectroneg, collir effeithlonrwydd mewn sawl ffordd, gan gynnwys pan fydd ffotonau'n cael eu hadlewyrchu oddi ar y ddyfais neu electronau ailgyfuno gyda'r “tyllau” a adawyd yn yr atomau cyn cael eu casglu gan y gylched.

Ond dywed tîm Aalto eu bod wedi dileu'r rhwystrau hynny i raddau helaeth. Mae silicon du yn amsugno mwy o ffotonau na deunyddiau eraill, ac mae'r nanostrwythurau taprog a cholumnar yn lleihau ailgyfuno electronau ar wyneb y deunydd.

At ei gilydd, mae'r datblygiadau hyn wedi galluogi effeithlonrwydd cwantwm allanol y ddyfais i gyrraedd 130%. Mae canlyniadau'r tîm hyd yn oed wedi cael eu gwirio'n annibynnol gan Sefydliad Metroleg Genedlaethol yr Almaen, y PTB (Sefydliad Ffiseg Ffederal yr Almaen).

Yn ôl yr ymchwilwyr, gallai'r effeithlonrwydd record hwn wella perfformiad unrhyw ffotodetector yn y bôn, gan gynnwys celloedd solar a synwyryddion golau eraill, ac mae'r synhwyrydd newydd eisoes yn cael ei ddefnyddio'n fasnachol.