Dutch Team vyvíjí 200% účinnou fotodiodu

Nedávno skupina výzkumníků z Eindhoven University of Technology ("TU/e") a Holst Center, dceřiná společnost TNO v Nizozemsku, vyvinula fotodiodu s rekordní citlivostí a výkonem fotoelektronů více než 200 procent. pomocí zeleného světla a designu dvouvrstvé baterie. Výsledky byly publikovány v časopise Science Advances.
V posledních letech solární panely s více naskládanými články často zaznamenávaly rekordy v oblasti výkonu a účinnosti konverze. Riccardo Ollearo, doktorandský výzkumník na Eindhovenské technologické univerzitě v Nizozemsku, poukazuje na to, že výše zmíněný 200procentní fotoelektronový výstup neodkazuje na běžnou energetickou účinnost. Ve světě fotodiod jde o kvantovou účinnost. Místo toho, aby počítal celkové množství sluneční energie, počítá počet fotonů, které dioda přemění na elektrony.
Aby fotodioda správně fungovala, musí být splněny dvě podmínky: za prvé by měla minimalizovat množství proudu generovaného v nepřítomnosti světla, známého jako temný proud – a čím menší je temný proud, tím je dioda citlivější. Za druhé, měl by být schopen rozlišit úroveň šumu na pozadí od souvisejícího infračerveného světla. Bohužel tyto dvě věci se většinou nedějí současně.
Holst Center je výzkumný ústav specializující se na bezdrátové a tištěné senzorové technologie. Ve výše uvedené spolupráci Riccardo Ollearo spolupracoval s týmem fotodetektorů Holst Center na konstrukci tandemové diody.
Toto tandemové diodové zařízení kombinuje chalkogenidové a organické fotovoltaické články k optimalizaci výkonu solárního článku, který dosahuje účinnosti 70 procent. Později použili jako pomůcku zelené světlo a nakonec zvýšili účinnost blízkého infračerveného světla na více než 200 procent.
Výzkumníci analyzovali, že je to hlavně proto, že extra zelené světlo vede k nahromadění elektronů ve vrstvě chalkogenidu. To funguje jako zásobník náboje, který se uvolní, když je infračervený foton absorbován organickou vrstvou - jinými slovy, pro každý infračervený foton, který projde skrz a je přeměněn na elektron, obdrží doprovodný elektron navíc, což má za následek účinnost 200 procent nebo více.
Tým testoval výše uvedené tandemové fotodiodové zařízení a ukázalo, že je vhodné pro flexibilní zařízení v laboratoři, schopná zachytit jemné signály, jako je lidské srdce nebo dechová frekvence, v prostředí s realistickým osvětlením pozadí. Vědci umístili zařízení 130 centimetrů od jejich prstu a ve skutečnosti byli schopni detekovat malé změny v množství infračerveného světla odraženého zpět k diodě.
Vědci chtějí zjistit, zda lze zařízení dále vylepšit, a prozkoumat, zda lze zařízení klinicky testovat, například jeho zrychlením. Je také známo, že projekt „FORSEE“ vedený výzkumnicí TU/e ​​Svetou Zinger spolupracuje s nemocnicí Catharina v Eindhovenu na vývoji chytré kamery, která dokáže sledovat srdeční a dechové frekvence pacienta.