“哈利·波特”光傳感器實現(xiàn)200%高效率

  ICC訊 人們一般認為，超過100%的效率只有使用“哈利·波特”的魔法才會實現(xiàn)。而荷蘭埃因霍溫科技大學和霍爾斯特中心的一個研究團隊，使用綠光和雙層電池設計出一種光電二極管，其光電子產(chǎn)生率超過了200%。研究成果發(fā)表在最新一期《科學進展》上。

  研究人員解釋稱，這聽起來不可思議，但這里不是在談論正常的能源效率，在光電二極管領域，重要的是量子效率。它計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，必須滿足兩個條件：首先應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發(fā)生。

  研究團隊為此創(chuàng)造了一種串聯(lián)二極管，這是一種結(jié)合了鈣鈦礦和有機光伏電池的裝置，這兩層技術的使用讓其達到70%的效率。然后，研究團隊借助綠光來進一步提高效率。

  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，最新研究表明，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，額外的綠光會導致鈣鈦礦層中的電子積聚。當紅外光子被有機層吸收時，它就像電荷庫一樣釋放出來。換句話說，每一個紅外光子通過并轉(zhuǎn)化為電子，都會得到額外電子的陪伴，從而使效率達到200%或更高。

  團隊在實驗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人靜脈血壓的變化，因此也指示了心率。當將二極管指向人的胸部時，還能夠測量胸部輕微運動時的呼吸頻率。

  總編輯圈點

  效率超過100%，聽起來仿佛“很不科學”，但當我們在談論光電二極管的效率時，指的是量子效率，簡單理解，就是一個入射光子可以產(chǎn)生大約多少個電子。光電二極管是一種能將光轉(zhuǎn)化為電流或者電壓信號的探測器。此次，科研人員創(chuàng)造了一種串聯(lián)二極管，用綠光照射它使電子積聚，并在紅外光子被吸收時釋放出來，這樣進入的紅外光子就得到了額外的電子，從而實現(xiàn)效率200%的“魔法”。這種光電二極管能對微小光量的變化產(chǎn)生更加敏銳的反應。