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 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 i gelloedd solar ac eraillffotosynwyryddion.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 yn fwy 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 cholofn sy'n gallu amsugno golau uwchfioled.

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

Mae'r cyfan yn dibynnu ar egwyddor weithredol gyffredinol deunyddiau ffotofoltäig.Pan fydd ffoton o'r golau digwyddiad yn taro sylwedd gweithredol, silicon fel arfer, mae'n taro electron allan o un o'r atomau.Ond mewn rhai achosion, gall ffoton ynni uchel guro dau electron allan 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, 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” sy'n weddill yn yr atomau cyn cael eu casglu gan y gylched.

Ond dywed tîm Aalto 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 cholofn yn lleihau ailgyfuniad electronau ar wyneb y deunydd.

Yn gyffredinol, mae'r datblygiadau hyn wedi galluogi effeithlonrwydd cwantwm allanol y ddyfais i gyrraedd 130%.Mae canlyniadau'r tîm hyd yn oed wedi'u gwirio'n annibynnol gan Sefydliad Metroleg cenedlaethol yr Almaen, y PTB (Sefydliad Ffiseg Ffederal yr Almaen).

Yn ôl yr ymchwilwyr, gallai'r effeithlonrwydd cofnod 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.