黑色硅光探测器效率达到创纪录的132%

阿尔托大学(Alalto University)的研究人员已经开发出一种外部量子效率为132%的光伏设备。这一听起来不可能的壮举是使用纳米结构的黑硅实现的，可能代表着太阳能电池和其他光电探测器的重大突破。

如果一个假想的光伏设备的外部量子效率为100%，这意味着击中它的每个光子都会产生一个电子，电子通过电路退出，并以电力的形式收集。

这种新设备是第一个不仅效率达到100%，而且还超过了它的设备。在132%，这意味着平均每个光子有1.32个电子。它是用黑硅作为活性物质制成的，具有锥形和柱形的纳米结构，吸收紫外光。

显然你不可能有0.32个电子，但换句话说，你有32%的机会从一个光子产生两个电子。从表面上看，这听起来可能是不可能的--毕竟，物理学决定了能量不可能从无到有。那么这些额外的电子是从哪里来的呢？

这一切归根结底取决于光伏材料一般是如何工作的。当入射光的光子撞击到活性物质--通常是硅--时，它会将一个电子从其中一个原子中击出。但在某些情况下，一个高能光子可以撞出两个电子，而不会违反任何物理定律。

不用说，利用这一现象可以极大地帮助改进太阳能电池的设计。在许多光伏材料中，效率的损失有几种方式，包括光子被反射出器件，或者电子在被电路收集之前与它们在原子中留下的“空穴”重新结合。

但阿尔托团队表示，他们基本上消除了这些障碍。黑色硅比其他材料吸收更多的光子，锥形和柱状纳米结构减少了材料表面的电子复合。

总而言之，这些进步造就了一种外部量子效率为130%的设备。研究小组甚至让德国国家计量研究所Physikalisch-Technische Bundesanstalt(PTB)独立验证了这些结果。

研究人员说，这种记录效率可以提高基本上任何光电探测器的性能，包括太阳能电池和其他光传感器，而且新的探测器已经在制造用于商业用途。