Этот датчик освещенности в стиле «Гарри Поттера» имеет волшебно высокую эффективность — 200 %.

17 февраля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Эйндховенского технологического университета

Используя зеленый свет и двухслойную ячейку, к.т.н. Исследователь Риккардо Олеаро придумал фотодиод, обладающий чувствительностью, о которой многие могут только мечтать.

Солнечные панели с несколькими расположенными друг над другом ячейками в настоящее время бьют рекорды. Примечательно, что группе исследователей из Технологического университета Эйндховена и TNO в Центре Холста теперь удалось создать фотодиоды - на основе аналогичной технологии - с выходом фотоэлектронов более 200%. Можно подумать, что эффективность более 100% возможна только с помощью алхимии и других волшебств в духе Гарри Поттера. Но это может быть сделано. Ответ кроется в волшебном мире квантовой эффективности и солнечных батарей.

Объясняет Рене Янссен, профессор Технологического университета Эйндховена и соавтор новой статьи в журнале Science Advances. «Я знаю, это звучит невероятно. Но мы здесь не говорим об обычной энергоэффективности. В мире фотодиодов важна квантовая эффективность. Вместо общего количества солнечной энергии он подсчитывает количество фотонов, которые диод превращается в электроны.

«Я всегда сравниваю это с теми днями, когда у нас еще были гульдены и лиры. Если бы турист из Нидерландов получил только 100 лир за свои 100 гульденов во время отпуска в Италии, он, возможно, почувствовал бы себя немного обделенным. каждый гульден считается за одну лиру, они все равно достигли эффективности 100%. Это справедливо и для фотодиодов: чем лучше диод способен обнаруживать слабые световые сигналы, тем выше его эффективность».

Фотодиоды — это светочувствительные полупроводниковые устройства, которые генерируют ток при поглощении фотонов из источника света. Они используются в качестве датчиков в различных приложениях, включая медицинские цели, портативный мониторинг, световую связь, системы наблюдения и машинное зрение. Во всех этих областях ключевое значение имеет высокая чувствительность.

Чтобы фотодиод работал правильно, он должен соответствовать двум условиям. Во-первых, он должен минимизировать ток, который генерируется в отсутствие света, так называемый темновой ток. Чем меньше темновой ток, тем чувствительнее диод. Во-вторых, он должен уметь отличать уровень фонового света («шума») от соответствующего инфракрасного света. К сожалению, эти две вещи обычно не сочетаются.

Четыре года назад Риккардо Олеаро, один из докторов философии Янссена. Студенты и ведущий автор статьи приступили к решению этой загадки. В своем исследовании он объединил усилия с командой фотодетекторов, работающей в Центре Холста, исследовательском институте, специализирующемся на беспроводных и печатных сенсорных технологиях. Олеаро создал так называемый тандемный диод — устройство, сочетающее в себе перовскит и органические фотоэлектрические элементы.