荷研超效率光感测器

2023-03-14 4930 林风 澳门日报

 荷兰埃因霍温科技大学和霍尔斯特中心日前发布消息称,研究团队使用绿光和双层电池设计出一种光电二极体,其光电子产生率超过了百分之二百。

 一般普罗大众认为,超过百分之一百的效率只有使用“哈利 · 波特”的魔法才会实现。研究人员解释称,这种光感测器实现百分之二百高效率,这听起来不可思议,但这里不是在谈论正常的能源效率,在光电二极体领域,重要的是量子效率。它计算的不是太阳能总量,而是二极体转换为电子的光子数。

 光电二极体要正常工作,必须满足两个条件:首先应该尽量减少在没有光的情况下产生的电流,即所谓的暗电流,暗电流越小,二极体越灵敏;其次,它应该有从红外光中区分出背景光(噪音)的水平。不幸的是,这两件事通常不会同时发生。研究团队为此创造了一种串联二极体,这是一种结合了钙钛矿和有机光伏电池的装置,这两层技术的使用让其达到百分之七十的效率。然后,研究团队借助绿光来进一步提高效率。

 之前研究发现,用额外的光照射太阳能电池可改变其量子效率,最新研究表明,这在提高光电二极体灵敏度方面的效果甚至比预期的还要好,近红外光的效率提高到百分之二百以上。研究人员解释说,额外的绿光会导致钙钛矿层中的电子积聚。当红外光子被有机层吸收时,它就像电荷库一样释放出来。换句话说,每一个红外光子通过并转化为电子,都会得到额外电子的陪伴,从而使效率达到百分之二百或更高。

 团队在实验室测试了光电二极体。二极体被放在距离手指一百三十厘米的地方,研究人员能够检测到反射回二极体的红外光量的微小变化。这些变化能正确反映一个人静脉血压的变化,因此也指示了心率。当将二极体指向人的胸部时,还能够测量胸部轻微运动时的呼吸频率。

 研究人员指出,效率超过百分之一百,听起来仿佛“很不科学”,但当我们在谈论光电二极体的效率时,指的是量子效率,简单理解,就是一个入射光子可以产生大约多少个电子。光电二极体是一种能将光转化为电流或者电压信号的探测器。此次,团队创造了一种串联二极体,用绿光照射它使电子积聚,并在红外光子被吸收时释放出来,这样进入的红外光子就得到了额外的电子,从而实现效率百分之二百。这种光电二极体能对微小光量的变化产生更加敏锐的反应。

 新 丁

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