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使用绿光和双层电池-“哈利·波特”光传感器实现200%高效率
来源:科技日报 张梦然 发表于 2023/2/27

  人们一般认为,超过100%的效率只有使用“哈利·波特”的魔法才会实现。而荷兰埃因霍温科技大学和霍尔斯特中心的一个研究团队,使用绿光和双层电池设计出一种光电二极管,其光电子产生率超过了200%。研究成果发表在最新一期《科学进展》上。


  研究人员解释称,这听起来不可思议,但这里不是在谈论正常的能源效率,在光电二极管领域,重要的是量子效率。它计算的不是太阳能总量,而是二极管转换为电子的光子数。


  光电二极管要正常工作,须满足两个条件:首先应该尽量减少在没有光的情况下产生的电流,即所谓的暗电流,暗电流越小,二极管越灵敏;其次,它应该有从红外光中区分出背景光(噪音)的水平。不幸的是,这两件事通常不会同时发生。


  研究团队为此创造了一种串联二极管,这是一种结合了钙钛矿和有机光伏电池的装置,这两层技术的使用让其达到70%的效率。然后,研究团队借助绿光来进一步提高效率。


  之前研究发现,用额外的光照射太阳能电池可改变其量子效率,新研究表明,这在提高光电二极管灵敏度方面的效果甚至比预期的还要好,近红外光的效率提高到200%以上。


  研究人员解释说,额外的绿光会导致钙钛矿层中的电子积聚。当红外光子被有机层吸收时,它就像电荷库一样释放出来。换句话说,每一个红外光子通过并转化为电子,都会得到额外电子的陪伴,从而使效率达到200%或更高。


  团队在实验室测试了光电二极管。二极管被放在距离手指130厘米的地方,研究人员能够检测到反射回二极管的红外光量的微小变化。这些变化能正确反映一个人静脉血压的变化,因此也指示了心率。当将二极管指向人的胸部时,还能够测量胸部轻微运动时的呼吸频率。

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