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科技日報北京2月19日電 （記者張夢然）人們一般認(rèn)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(xué)和霍爾斯特中心的一個研究團(tuán)隊，使用綠光和雙層電池設(shè)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(xué)進(jìn)展》上。

研究人員解釋稱，這聽起來不可思議，但這里不是在談?wù)撜５哪茉葱剩诠怆姸O管領(lǐng)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)。

【資料圖】

光電二極管要正常工作，必須滿足兩個條件：首先應(yīng)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(yīng)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(tuán)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(shù)的使用讓其達(dá)到70%的效率。然后，研究團(tuán)隊借助綠光來進(jìn)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(yù)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(dǎo)致鈣鈦礦層中的電子積聚。當(dāng)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(dá)到200%或更高。

團(tuán)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(dāng)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(xué)”，但當(dāng)我們在談?wù)摴怆姸O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(jìn)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(yīng)。

來源：科技日報

作者：張夢然

責(zé)任編輯：馮崢

標(biāo)簽： 光電二極管 研究人員 量子效率