Голландская команда разработала фотодиод с эффективностью 200%

Недавно группа исследователей из Эйндховенского технологического университета («TU/e») и Holst Center, дочерней компании TNO в Нидерландах, разработала фотодиод с рекордной чувствительностью и коэффициентом выхода фотоэлектронов более 200 процентов. используя зеленый свет и двухслойную конструкцию батареи. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
В последние годы солнечные панели с несколькими ячейками, расположенными друг над другом, часто устанавливали рекорды по выходной мощности и эффективности преобразования. Риккардо Оллеаро, докторант Эйндховенского технологического университета в Нидерландах, отмечает, что упомянутый выше 200-процентный выход фотоэлектронов не относится к нормальной энергоэффективности. В мире фотодиодов важна квантовая эффективность. Вместо подсчета общего количества солнечной энергии он подсчитывает количество фотонов, которые диод преобразует в электроны.
Чтобы фотодиод работал правильно, должны быть выполнены два условия: во-первых, он должен минимизировать величину тока, генерируемого в отсутствие света, известного как темновой ток, и чем меньше темновой ток, тем более чувствительным является диод. Во-вторых, он должен уметь отличать уровень фонового шума от связанного с ним инфракрасного света. К сожалению, эти две вещи обычно не происходят одновременно.
Holst Center — исследовательский институт, специализирующийся на технологиях беспроводных и печатных датчиков. В вышеупомянутом сотрудничестве Риккардо Оллеаро работал с командой фотодетекторов Holst Center над созданием тандемного диода.
Это тандемное диодное устройство сочетает в себе халькогенидные и органические фотоэлектрические элементы для оптимизации производительности солнечного элемента, эффективность которого достигает 70 процентов. Позже они использовали зеленый свет в качестве вспомогательного средства и в конечном итоге увеличили эффективность ближнего инфракрасного света до более чем 200 процентов.
Исследователи проанализировали, что это происходит главным образом потому, что дополнительный зеленый свет приводит к накоплению электронов в слое халькогенида. Это действует как резервуар заряда, который высвобождается, когда инфракрасный фотон поглощается органическим слоем - другими словами, для каждого инфракрасного фотона, который проходит и преобразуется в электрон, он получает сопутствующий дополнительный электрон, что приводит к эффективности. от 200 процентов и более.
Команда протестировала вышеупомянутое тандемное фотодиодное устройство и показала, что оно подходит для гибких устройств в лаборатории, способных улавливать тонкие сигналы, такие как человеческое сердце или частота дыхания, в средах с реалистичным фоновым освещением. Исследователи поместили устройство на расстоянии 130 сантиметров от пальца и фактически смогли обнаружить небольшие изменения в количестве инфракрасного света, отраженного обратно в диод.
Исследователи хотят посмотреть, можно ли улучшить устройство, и выяснить, можно ли его клинически протестировать, например, сделав его быстрее. Также известно, что проект «FORSEE», возглавляемый исследователем TU/e ​​Светой Зингер, работает с больницей Катарина в Эйндховене над разработкой смарт-камеры, которая может наблюдать за частотой сердечных сокращений и дыхания пациента.