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

Silicon duffotosynhwyryddcofnod: effeithlonrwydd cwantwm allanol hyd at 132%

Yn ôl adroddiadau yn y cyfryngau, mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Aalto wedi datblygu dyfais optoelectronig 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 a chynhyrchion eraill.ffotosynwyryddionOs oes gan ddyfais ffotofoltäig ddamcaniaethol effeithlonrwydd cwantwm allanol o 100 y cant, mae hynny'n golygu bod pob ffoton sy'n ei tharo yn cynhyrchu electron, sy'n cael ei gasglu fel trydan trwy gylched.

Ac nid yn unig y mae'r ddyfais newydd hon yn cyflawni effeithlonrwydd o 100 y cant, ond mwy na 100 y cant. Mae 132% yn golygu cyfartaledd o 1.32 electron fesul 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 electron ychwanegol o awyr denau, wedi'r cyfan, mae ffiseg yn dweud na ellir creu ynni o awyr denau, felly o ble mae'r electronau ychwanegol hyn yn dod?

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

Does dim dwywaith y gall harneisio'r ffenomen hon fod yn ddefnyddiol iawn wrth wella dyluniad celloedd solar. Mewn llawer o ddeunyddiau optoelectronig, mae effeithlonrwydd yn cael ei golli mewn nifer o ffyrdd, gan gynnwys pan fydd ffotonau'n cael eu hadlewyrchu oddi ar y ddyfais neu pan fydd electronau'n ailgyfuno â'r "tyllau" sydd ar ôl yn yr atomau cyn cael eu casglu gan y gylched.

Ond mae tîm Aalto yn dweud eu bod wedi cael gwared ar y rhwystrau hynny i raddau helaeth. Mae silicon du yn amsugno mwy o ffotonau na deunyddiau eraill, ac mae'r nanostrwythurau taprog a cholofnog 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 cenedlaethol yr Almaen, y PTB (Sefydliad Ffiseg Ffederal yr Almaen).

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