ब्लॅक सिलिकॉन फोटोडिटेक्टरचा विक्रम: बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता १३२% पर्यंत

काळा सिलिकॉनफोटोडिटेक्टरविक्रम: बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता १३२% पर्यंत

माध्यमांच्या वृत्तानुसार, आल्टो विद्यापीठातील संशोधकांनी १३२% पर्यंत बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता असलेले एक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण विकसित केले आहे. नॅनोस्ट्रक्चर्ड ब्लॅक सिलिकॉनचा वापर करून ही अनपेक्षित कामगिरी साधण्यात आली आहे, जी सौर पेशी (solar cells) आणि इतर उपकरणांसाठी एक मोठे यश ठरू शकते.फोटोडिटेक्टरजर एखाद्या काल्पनिक फोटोव्होल्टेइक उपकरणाची बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता 100 टक्के असेल, तर याचा अर्थ असा की त्यावर आदळणारा प्रत्येक फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन तयार करतो, जो एका सर्किटद्वारे विजेच्या रूपात गोळा केला जातो.

आणि हे नवीन उपकरण केवळ १०० टक्केच नव्हे, तर १०० टक्क्यांहून अधिक कार्यक्षमता साधते. १३२% म्हणजे प्रति फोटॉन सरासरी १.३२ इलेक्ट्रॉन. यात सक्रिय पदार्थ म्हणून ब्लॅक सिलिकॉनचा वापर केला जातो आणि याची नॅनोसंरचना शंकू व स्तंभाकार असून ती अतिनील प्रकाश शोषून घेऊ शकते.

साहजिकच, तुम्ही हवेतून ०.३२ अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन निर्माण करू शकत नाही, कारण भौतिकशास्त्रानुसार हवेतून ऊर्जा निर्माण करता येत नाही, मग हे अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन येतात कुठून?

हे सर्व फोटोव्होल्टेइक पदार्थांच्या सामान्य कार्यतत्त्वावर अवलंबून आहे. जेव्हा आपाती प्रकाशाचा एक फोटॉन एखाद्या सक्रिय पदार्थावर, सामान्यतः सिलिकॉनवर, आदळतो, तेव्हा तो त्यातील एका अणूमधून एक इलेक्ट्रॉन बाहेर काढतो. परंतु काही प्रकरणांमध्ये, एक उच्च-ऊर्जेचा फोटॉन भौतिकशास्त्राचे कोणतेही नियम न मोडता दोन इलेक्ट्रॉन बाहेर काढू शकतो.

यात काही शंका नाही की या घटनेचा उपयोग सौर पेशींची रचना सुधारण्यासाठी खूप उपयुक्त ठरू शकतो. अनेक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक पदार्थांमध्ये, अनेक मार्गांनी कार्यक्षमता कमी होते, ज्यामध्ये फोटॉन उपकरणावरून परावर्तित होणे किंवा सर्किटमध्ये जमा होण्यापूर्वी अणूंमध्ये राहिलेल्या 'होल्स'सोबत इलेक्ट्रॉनचा पुनर्संयोग होणे यांचा समावेश आहे.

परंतु आल्टोच्या टीमचे म्हणणे आहे की त्यांनी ते अडथळे मोठ्या प्रमाणात दूर केले आहेत. ब्लॅक सिलिकॉन इतर पदार्थांपेक्षा जास्त फोटॉन शोषून घेतो आणि त्याच्या निमुळत्या व स्तंभाकार नॅनोसंरचनांमुळे पदार्थाच्या पृष्ठभागावरील इलेक्ट्रॉनचे पुनर्मिलन कमी होते.

एकंदरीत, या प्रगतीमुळे उपकरणाची बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता १३०% पर्यंत पोहोचणे शक्य झाले आहे. संघाच्या निष्कर्षांची जर्मनीच्या राष्ट्रीय मेट्रोलॉजी संस्था, पीटीबी (जर्मन फेडरल इन्स्टिट्यूट ऑफ फिजिक्स) द्वारे स्वतंत्रपणे पडताळणी देखील करण्यात आली आहे.

संशोधकांच्या मते, ही विक्रमी कार्यक्षमता सौर पेशी आणि इतर प्रकाश संवेदकांसह मूलतः कोणत्याही फोटोडिटेक्टरची कामगिरी सुधारू शकते आणि हा नवीन डिटेक्टर आधीच व्यावसायिकरित्या वापरला जात आहे.