Aalto -universitetets forskare har utvecklat en svart kiseldetektor som har nått över 130% effektivitet. Således, för första gången, en solcellsenhet har överskridit 100% -gränsen, som tidigare har ansetts vara det teoretiska maxvärdet för extern kvanteffektivitet.

"När vi såg resultaten vi kunde knappt tro våra ögon. Vi ville genast verifiera resultaten genom oberoende mätningar, "säger professor Hele Savin, chef för forskargruppen Electron Physics vid Aalto University.

De oberoende mätningarna utfördes av German National Metrology Institute, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), som är känt för att tillhandahålla de mest exakta och pålitliga mätningstjänsterna i Europa.

Chef för PTB Laboratory of Detector Radiometry, Dr Lutz Werner kommenterar, "Efter att ha sett resultaten, Jag insåg direkt att detta är ett betydande genombrott - och samtidigt, ett mycket välkommet steg framåt för oss metrologer som drömmer om högre känslighet. "

Hemligheten bakom genombrottet:Unika nanostrukturer

Den externa kvanteffektiviteten hos en enhet är 100% när en inkommande foton genererar en elektron till den externa kretsen. 130% effektivitet innebär att en inkommande foton genererar cirka 1,3 elektroner.

Forskarna fick reda på att ursprunget till den exceptionellt höga externa kvanteffektiviteten ligger i laddningsbärarmultiplikationsprocessen inuti kiselnanostrukturer som utlöses av högenergifoton. Fenomenet har inte observerats tidigare i faktiska enheter eftersom närvaron av elektriska och optiska förluster har minskat antalet insamlade elektroner.

"Vi kan samla alla multiplikerade laddningsbärare utan behov av separat extern förspänning eftersom vår nanostrukturerade enhet är fri från rekombination och reflektionsförluster, "Förklarar prof. Savin.

I praktiken, rekordeffektiviteten innebär att prestanda för alla enheter som använder ljusdetektering kan förbättras drastiskt. Ljusdetektering används redan i stor utsträckning i vårt dagliga liv, till exempel, i bilar, mobiltelefoner, smartklockor och medicinsk utrustning.

"Våra detektorer får mycket attraktion för tillfället, särskilt inom bioteknik och industriell processövervakning, "säger Dr Mikko Juntunen, VD för Aalto University spin-off företag, Elfys Inc. De tillverkar redan skivdetektorerna för kommersiellt bruk.

Resultaten som leder till rekordeffektivitet har accepterats för publicering i Fysiska granskningsbrev i en artikel med titeln "Svart-kisel ultravioletta fotodioder uppnår extern kvanteffektivitet över 130%."