黑硅光电探测器突破了100％的效率极限

芬兰阿尔托大学的研究人员开发出一种黑硅光电探测器，其效率达到了130％以上。这种光伏器件首次超过了100％的极限，这种100％的极限先前被认为是量子效率的理论最大值。

研究小组负责人Hele Savin教授说：“当看到这一研究结果时，我们简直不敢相信自己的眼睛。我们立刻想通过独立的第三方测量来验证结果。”

独立的第三方测量是由德国物理技术研究所（PTB）进行的，众所周知，该机构可提供欧洲最准确、最可靠的测量服务。

德国物理技术研究所探测器辐射度实验室负责人Lutz Werner博士评论说：“看到测试结果后，我立即意识到这是一项重大的突破，同时，对于梦想更高灵敏度的计量科学家们来说，这是值得欢迎的一步”。

突破背后的秘密：独特的纳米结构

当一个入射光子向外部电路产生一个电子时，设备的外部量子效率为100％。130％的效率意味着一个入射光子产生大约1.3个电子。

研究人员发现，异常高的外部量子效率的根源在于硅纳米结构内部的电荷载流子倍增过程，该过程由高能光子触发。由于电和光损耗的存在减少了所收集电子的数量，因此在实际设备中较早没有观察到这种现象。

Savin教授解释说：“我们可以收集所有倍增的电荷载流子，而无需单独的外部偏置，因为我们的纳米结构器件没有重组和反射损失。”

这样的效率意味着可以大大提高利用光检测的任何设备的性能。光检测已广泛应用于我们的日常生活中，例如在汽车、手机、智能手表和医疗设备中。

阿尔托大学分公司Elfys Inc.的首席执行官Mikko Juntunen博士说：“我们的探测器目前正在吸引许多人，特别是在生物技术和工业过程监控方面。”我们已经在制造用于商业用途的唱片探测器。

该最新研究发现论文，题为“黑硅紫外光电二极管达到130％以上的外部量子效率”，即将发表在《物理评论快报》上。

原文链接：https://phys.org/news/2020-08-black-silicon-photodetector-efficiency-limit.html