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- 使用綠光和雙層電池-“哈利·波特”光傳感器實(shí)現(xiàn)200%高效率
- 來源:科技日報(bào) 張夢然 發(fā)表于 2023/2/27
人們一般認(rèn)為,超過100%的效率只有使用“哈利·波特”的魔法才會實(shí)現(xiàn)。而荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)和霍爾斯特中心的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì),使用綠光和雙層電池設(shè)計(jì)出一種光電二極管,其光電子產(chǎn)生率超過了200%。研究成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》上。
研究人員解釋稱,這聽起來不可思議,但這里不是在談?wù)撜5哪茉葱,在光電二極管領(lǐng)域,重要的是量子效率。它計(jì)算的不是太陽能總量,而是二極管轉(zhuǎn)換為電子的光子數(shù)。
光電二極管要正常工作,須滿足兩個(gè)條件:首先應(yīng)該盡量減少在沒有光的情況下產(chǎn)生的電流,即所謂的暗電流,暗電流越小,二極管越靈敏;其次,它應(yīng)該有從紅外光中區(qū)分出背景光(噪音)的水平。不幸的是,這兩件事通常不會同時(shí)發(fā)生。
研究團(tuán)隊(duì)為此創(chuàng)造了一種串聯(lián)二極管,這是一種結(jié)合了鈣鈦礦和有機(jī)光伏電池的裝置,這兩層技術(shù)的使用讓其達(dá)到70%的效率。然后,研究團(tuán)隊(duì)借助綠光來進(jìn)一步提高效率。
之前研究發(fā)現(xiàn),用額外的光照射太陽能電池可改變其量子效率,新研究表明,這在提高光電二極管靈敏度方面的效果甚至比預(yù)期的還要好,近紅外光的效率提高到200%以上。
研究人員解釋說,額外的綠光會導(dǎo)致鈣鈦礦層中的電子積聚。當(dāng)紅外光子被有機(jī)層吸收時(shí),它就像電荷庫一樣釋放出來。換句話說,每一個(gè)紅外光子通過并轉(zhuǎn)化為電子,都會得到額外電子的陪伴,從而使效率達(dá)到200%或更高。
團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室測試了光電二極管。二極管被放在距離手指130厘米的地方,研究人員能夠檢測到反射回二極管的紅外光量的微小變化。這些變化能正確反映一個(gè)人靜脈血壓的變化,因此也指示了心率。當(dāng)將二極管指向人的胸部時(shí),還能夠測量胸部輕微運(yùn)動時(shí)的呼吸頻率。
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