オランダのチームが効率200パーセントのフォトダイオードを開発

最近、アイントホーフェン工科大学 (TU/e) とオランダの TNO の子会社であるホルスト センターの研究者グループが、記録破りの感度と 200 パーセントを超える光電子出力率を備えたフォトダイオードを開発しました。緑色の光と二重層バッテリー設計を使用しています。 この結果は、Science Advances 誌に掲載されました。
近年、複数のセルを積層したソーラーパネルが出力と変換効率の記録を頻繁に更新しています。 オランダのアイントホーフェン工科大学の博士研究員であるリッカルド・オレアロ氏は、上記の200パーセントの光電子出力は通常のエネルギー効率を指すものではないと指摘する。 フォトダイオードの世界では、重要なのは量子効率です。 太陽エネルギーの総量を数える代わりに、ダイオードが電子に変換する光子の数を数えます。
フォトダイオードが適切に動作するには、2 つの条件を満たす必要があります。1 つは、光がないときに生成される暗電流と呼ばれる電流の量を最小限に抑えることです。暗電流が小さいほど、ダイオードの感度が高くなります。 第二に、関連する赤外光からの背景ノイズのレベルを識別できる必要があります。 残念ながら、これら 2 つのことは通常同時には起こりません。
ホルスト センターは、ワイヤレスおよびプリント センサー技術を専門とする研究機関です。 上記の共同研究では、Riccardo Ollearo がホルスト センターの光検出器チームと協力してタンデム ダイオードを構築しました。
このタンデム ダイオード デバイスは、カルコゲニド太陽電池と有機太陽電池を組み合わせて太陽電池の性能を最適化し、その効率は 70% に達します。 その後、補助として緑色光を使用し、最終的には近赤外光の効率を 200% 以上に高めました。
研究者らは、これは主に余分な緑色の光がカルコゲニド層に電子を蓄積させるためであると分析した。 これは、赤外線光子が有機層に吸収されるときに放出される電荷​​の貯蔵庫として機能します。つまり、赤外線光子が通過して電子に変換されるたびに、付随する追加の電子を受け取り、効率が向上します。 200パーセント以上。
研究チームは上記のタンデムフォトダイオードデバイスをテストし、現実的な背景光のある環境で人間の心拍数や呼吸数などの微妙な信号を捕捉できる、研究室の柔軟なデバイスに適していることを示しました。 研究者らはデバイスを指から 130 センチメートル離れたところに置き、実際にダイオードに反射して戻ってくる赤外光の量の小さな変化を検出することができました。
研究者らは、装置をさらに改良できるかどうかを確認し、たとえば装置を高速化するなどして臨床試験が可能かどうかを検討したいと考えている。 TU/eの研究者Sveta Zinger氏が率いる「FORSEE」プロジェクトが、アイントホーフェンのCatharina病院と協力して、患者の心拍数と呼吸数を観察できるスマートカメラを開発していることも知られている。