Nhóm Hà Lan phát triển Photodiode hiệu quả 200%

Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Eindhoven ("TU/e") và Trung tâm Holst, một công ty con của TNO ở Hà Lan, đã phát triển một điốt quang có độ nhạy phá kỷ lục và tỷ lệ đầu ra quang điện tử hơn 200 phần trăm. sử dụng ánh sáng xanh và thiết kế pin hai lớp. Các kết quả đã được công bố trên tạp chí Science Advances.
Trong những năm gần đây, các tấm pin mặt trời với nhiều tế bào xếp chồng lên nhau thường xuyên lập kỷ lục về sản lượng và hiệu suất chuyển đổi. Riccardo Ollearo, một nhà nghiên cứu tiến sĩ tại Đại học Công nghệ Eindhoven ở Hà Lan, chỉ ra rằng 200% sản lượng quang điện tử được đề cập ở trên không đề cập đến hiệu suất năng lượng thông thường. Trong thế giới của đi-ốt quang, hiệu suất lượng tử mới là điều quan trọng. Thay vì đếm tổng lượng năng lượng mặt trời, nó đếm số lượng photon mà diode chuyển đổi thành electron.
Để một đi-ốt quang hoạt động bình thường, hai điều kiện phải được đáp ứng: thứ nhất, nó phải giảm thiểu lượng dòng điện được tạo ra khi không có ánh sáng, được gọi là dòng điện tối - và dòng điện tối càng nhỏ thì đi-ốt càng nhạy. Thứ hai, nó có thể phân biệt mức độ nhiễu nền từ ánh sáng hồng ngoại liên quan. Thật không may, hai điều này thường không xảy ra cùng một lúc.
Trung tâm Holst là một viện nghiên cứu chuyên về công nghệ cảm biến in và không dây. Trong sự hợp tác trên, Riccardo Ollearo đã làm việc với nhóm bộ tách sóng quang của Trung tâm Holst để chế tạo một đi-ốt song song.
Thiết bị đi-ốt song song này kết hợp chalcogenide và các tế bào quang điện hữu cơ để tối ưu hóa hiệu suất của pin mặt trời, đạt hiệu suất 70 phần trăm . Sau đó, họ sử dụng ánh sáng xanh lục như một công cụ hỗ trợ và cuối cùng đã tăng hiệu quả của ánh sáng cận hồng ngoại lên hơn 200%.
Các nhà nghiên cứu đã phân tích rằng điều này chủ yếu là do ánh sáng xanh bổ sung dẫn đến sự tích tụ của các electron trong lớp chalcogenide. Điều này hoạt động như một kho chứa điện tích được giải phóng khi một photon hồng ngoại được hấp thụ bởi lớp hữu cơ - nói cách khác, cứ mỗi photon hồng ngoại đi qua và được chuyển đổi thành một electron, nó sẽ nhận thêm một electron đi kèm, dẫn đến hiệu suất từ 200 phần trăm trở lên.
Nhóm đã thử nghiệm thiết bị đi-ốt quang song song nói trên và cho thấy rằng nó phù hợp với các thiết bị linh hoạt trong phòng thí nghiệm, có khả năng thu các tín hiệu tinh vi, chẳng hạn như nhịp tim hoặc nhịp thở của con người, trong môi trường có ánh sáng nền thực tế. Các nhà nghiên cứu đã đặt thiết bị cách ngón tay của họ 130 cm và thực sự có thể phát hiện những thay đổi nhỏ về lượng ánh sáng hồng ngoại phản xạ lại đi-ốt.
Các nhà nghiên cứu muốn xem liệu thiết bị có thể được cải tiến hơn nữa hay không và khám phá liệu thiết bị có thể được thử nghiệm lâm sàng hay không, chẳng hạn bằng cách làm cho thiết bị nhanh hơn. Được biết, dự án "FORSEE" do nhà nghiên cứu Sveta Zinger của TU/e ​​đứng đầu đang hợp tác với Bệnh viện Catharina ở Eindhoven để phát triển một camera thông minh có thể quan sát nhịp tim và nhịp thở của bệnh nhân.