ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത സൈദ്ധാന്തിക പരിധി ലംഘിക്കുന്നു

ഫിസിസ്റ്റ് ഓർഗനൈസേഷൻ നെറ്റ്‌വർക്ക് അടുത്തിടെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തതനുസരിച്ച്, ഫിന്നിഷ് ഗവേഷകർ 130% ബാഹ്യ ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമതയുള്ള ഒരു കറുത്ത സിലിക്കൺ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഉപകരണങ്ങളുടെ കാര്യക്ഷമത 100% എന്ന സൈദ്ധാന്തിക പരിധി കവിയുന്നത് ഇതാദ്യമാണ്. ഇത് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഡിറ്റക്ഷൻ ഉപകരണങ്ങളുടെ കാര്യക്ഷമത വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. കാറുകൾ, മൊബൈൽ ഫോണുകൾ, സ്മാർട്ട് വാച്ചുകൾ, മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഈ ഉപകരണങ്ങൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പ്രകാശമോ മറ്റ് വൈദ്യുതകാന്തിക ഊർജ്ജമോ അളക്കാനും ഫോട്ടോണുകളെ വൈദ്യുത പ്രവാഹമാക്കി മാറ്റാനും ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഫോട്ടോണുകൾ ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികളായി മാറാനും കഴിയുന്ന ഒരു സെൻസറാണ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ. ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിൽ ഫോട്ടോഡയോഡും ഫോട്ടോട്രാൻസിസ്റ്ററും ഉൾപ്പെടുന്നു. ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ പോലുള്ള ഒരു ഉപകരണം ഒരു ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡിയായി സ്വീകരിക്കുന്ന ഫോട്ടോണുകളുടെ ശതമാനം നിർവചിക്കാൻ ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതായത്, ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത ഫോട്ടോജനറേറ്റഡ് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തെ സംഭവ ഫോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം കൊണ്ട് ഹരിക്കുന്നതിന് തുല്യമാണ്.

ഒരു ഇൻസിഡന്റ് ഫോട്ടോൺ ഒരു ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലേക്ക് ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ഉത്പാദിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ഉപകരണത്തിന്റെ ബാഹ്യ ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത 100% ആണ് (മുമ്പ് സൈദ്ധാന്തിക പരിധിയാണെന്ന് കരുതിയിരുന്നു). ഏറ്റവും പുതിയ പഠനത്തിൽ, കറുത്ത സിലിക്കൺ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന് 130 ശതമാനം വരെ കാര്യക്ഷമത ഉണ്ടായിരുന്നു, അതായത് ഒരു ഇൻസിഡന്റ് ഫോട്ടോൺ ഏകദേശം 1.3 ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.

ആൾട്ടോ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഗവേഷകരുടെ അഭിപ്രായത്തിൽ, ഈ പ്രധാന മുന്നേറ്റത്തിന് പിന്നിലെ രഹസ്യ ആയുധം ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ഫോട്ടോണുകളാൽ പ്രവർത്തനക്ഷമമാകുന്ന കറുത്ത സിലിക്കൺ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ അതുല്യമായ നാനോസ്ട്രക്ചറിനുള്ളിൽ സംഭവിക്കുന്ന ചാർജ്-കാരിയർ ഗുണന പ്രക്രിയയാണ്. മുമ്പ്, ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് യഥാർത്ഥ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഈ പ്രതിഭാസം നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല, കാരണം വൈദ്യുത, ​​ഒപ്റ്റിക്കൽ നഷ്ടങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം ശേഖരിച്ച ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം കുറച്ചു. "ഞങ്ങളുടെ നാനോസ്ട്രക്ചർ ചെയ്ത ഉപകരണങ്ങൾക്ക് പുനഃസംയോജനമോ പ്രതിഫലന നഷ്ടമോ ഇല്ല, അതിനാൽ നമുക്ക് എല്ലാ ഗുണിത ചാർജ് കാരിയറുകളും ശേഖരിക്കാൻ കഴിയും," പഠന നേതാവ് പ്രൊഫസർ ഹെറ സെവേൺ വിശദീകരിച്ചു.

യൂറോപ്പിലെ ഏറ്റവും കൃത്യവും വിശ്വസനീയവുമായ അളവെടുപ്പ് സേവനമായ ജർമ്മൻ നാഷണൽ മെട്രോളജി സൊസൈറ്റിയുടെ (PTB) ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ഫിസിക്കൽ ടെക്നോളജി ഈ കാര്യക്ഷമത പരിശോധിച്ചു.

ഈ റെക്കോർഡ് കാര്യക്ഷമത ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഡിറ്റക്ഷൻ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനം വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെന്ന് ഗവേഷകർ അഭിപ്രായപ്പെടുന്നു.

"ഞങ്ങളുടെ ഡിറ്റക്ടറുകൾ വളരെയധികം താൽപ്പര്യം ജനിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്, പ്രത്യേകിച്ച് ബയോടെക്നോളജി, വ്യാവസായിക പ്രക്രിയ നിരീക്ഷണം എന്നീ മേഖലകളിൽ," ആൾട്ടോ സർവകലാശാലയുടെ ഉടമസ്ഥതയിലുള്ള എൽഫൈസ്ഇങ്ക് എന്ന കമ്പനിയുടെ സിഇഒ ഡോ. മിക്കോ ജുന്റുന പറഞ്ഞു. വാണിജ്യ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി അവർ അത്തരം ഡിറ്റക്ടറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ തുടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്നാണ് റിപ്പോർട്ട്.