​​Разработан фотодиод с «невозможной» по законам физики производительностью — 200%

Многослойные солнечные панели бьют рекорд за рекордом по производительности. Пока в этом отношении абсолютными чемпионами являются инженеры из Нидерландов. Они разработали фотодиод, КПД которого превышает 200% — этого, казалось бы, просто не может быть по законам физики. Но это не так, когда речь заходит о квантовом мире. В данном случае вместо общего количества солнечной энергии считается количество фотонов, которые диод преобразует в электроны. Отсюда такие впечатляющие проценты.

Фотодиоды — светочувствительные полупроводники, которые вырабатывают ток, поглощая фотоны из источника света. Их используют в качестве датчиков во множестве приборов в медицине, связи, безопасности и робототехнике. Везде мерилом их качества является чувствительность. Чтобы фотодиод работал корректно, он должен отвечать двум условиям: 1) минимизировать ток, который он генерирует в отсутствии света (чем меньше этого так называемого «темного тока», тем чувствительнее диод; 2) он должен иметь возможность отличать фоновое освещение, или шум от релевантного источника света. К сожалению, обычно эти два параметра противоречат друг другу. Для решения этой проблемы инженеры из Нидерландов изготовили двухслойный диод из органических и перовскитных фотоэлементов. Это позволило добиться производительности в 70%. Неплохо, но еще недостаточно. Следующим шагом было использование дополнительного освещения зеленым светом.

Такой подход, как известно из прошлых исследований, может модифицировать или даже усилить чувствительность фотодиода. К удивлению ученых, он сработал даже лучше, чем предполагалось — производительность для ближнего инфракрасного спектра выросла до 200% с небольшим. Благодаря чему это произошло, ученые до сих пор до конца не понимают. Есть версия, что дополнительный зеленый свет привел к накоплению электронов в перовскитовом слое. Он выступил резервуаром зарядов, которые испускаются, когда инфракрасные фотоны накапливаются в органическом слое. Иными словами, каждый инфракрасный фотон, который проходит через этот слой и превращается в электрон, получает бонусом еще один электрон, что и приводит к такому неслыханному КПД.
#электро #энергия