人們一(yi)般認為，超過100%的效率只有使(shi)用“哈利(li)·波特”的魔法才(cai)會(hui)實(shi)現(xian)。而荷蘭埃因霍(huo)溫科(ke)(ke)技大(da)學(xue)和(he)霍(huo)爾斯特中心的一(yi)個研(yan)究團隊，使(shi)用綠光(guang)(guang)和(he)雙層電池設計出一(yi)種光(guang)(guang)電二(er)極管，其光(guang)(guang)電子產(chan)生(sheng)率超過了(le)200%。研(yan)究成果發表在最新一(yi)期《科(ke)(ke)學(xue)進展》上。
實驗設置中使用的光電二極管。
圖片來源：巴特·范·奧弗貝克/埃因霍溫科技大學
研究人員(yuan)解釋稱，這(zhe)聽(ting)起來(lai)不(bu)可思(si)議(yi)，但這(zhe)里不(bu)是(shi)在談論(lun)正(zheng)常的能源效(xiao)率，在光電(dian)(dian)二極管領域，重要的是(shi)量子(zi)效(xiao)率。它(ta)計算的不(bu)是(shi)太(tai)陽能總量，而是(shi)二極管轉換(huan)為(wei)電(dian)(dian)子(zi)的光子(zi)數。
光電(dian)(dian)二極(ji)(ji)管(guan)要正常工作，必須滿足(zu)兩個(ge)條(tiao)件(jian)：首先應(ying)該盡量減(jian)少在沒有光的(de)情(qing)況下產生(sheng)的(de)電(dian)(dian)流，即所(suo)謂的(de)暗電(dian)(dian)流，暗電(dian)(dian)流越小，二極(ji)(ji)管(guan)越靈敏；其次，它(ta)應(ying)該有從紅(hong)外光中區分出背景光（噪音）的(de)水平。不(bu)幸的(de)是(shi)，這(zhe)兩件(jian)事通常不(bu)會同時發(fa)生(sheng)。
研(yan)究(jiu)團隊為此(ci)創造(zao)了(le)一種(zhong)(zhong)串聯二極管(guan)，這是一種(zhong)(zhong)結合了(le)鈣鈦礦和有機光伏(fu)電池(chi)的(de)裝置(zhi)，這兩層技術的(de)使(shi)用讓(rang)其(qi)達到70%的(de)效率(lv)。然(ran)后(hou)，研(yan)究(jiu)團隊借助(zhu)綠光來進(jin)一步提(ti)高(gao)效率(lv)。
之(zhi)前研究(jiu)發現(xian)，用(yong)額外的(de)光(guang)照射太陽能電(dian)池可(ke)改(gai)變其量(liang)子效(xiao)率，最新(xin)研究(jiu)表明，這在提(ti)高光(guang)電(dian)二極(ji)管(guan)靈敏度方面(mian)的(de)效(xiao)果甚至比預期的(de)還要(yao)好(hao)，近紅外光(guang)的(de)效(xiao)率提(ti)高到200%以上。
研究(jiu)人員解釋說(shuo)，額外(wai)(wai)的(de)綠光(guang)會(hui)導(dao)致鈣鈦(tai)礦層(ceng)中的(de)電(dian)子積聚。當紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)子被有機層(ceng)吸收時，它就像電(dian)荷庫(ku)一樣釋放出(chu)來。換(huan)句話說(shuo)，每一個(ge)紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)子通(tong)過并轉化為電(dian)子，都會(hui)得(de)到額外(wai)(wai)電(dian)子的(de)陪伴，從而(er)使效率達到200%或更高。
團(tuan)隊在實驗室測試了光電(dian)二極管(guan)。二極管(guan)被放在距離手指130厘米的(de)(de)地方，研究人(ren)員能夠檢(jian)測到反射回(hui)二極管(guan)的(de)(de)紅外(wai)光量的(de)(de)微小變化。這(zhe)些變化能正確反映一個人(ren)靜(jing)脈(mo)血壓的(de)(de)變化，因此也指示了心率。當將二極管(guan)指向人(ren)的(de)(de)胸部時，還能夠測量胸部輕(qing)微運動時的(de)(de)呼吸頻率。
總(zong)編輯圈點：
效(xiao)(xiao)率超(chao)過100%，聽(ting)起(qi)來仿佛“很不(bu)科學”，但當(dang)我們在(zai)談論(lun)光(guang)電(dian)(dian)(dian)二(er)極(ji)管的(de)(de)效(xiao)(xiao)率時，指的(de)(de)是量子效(xiao)(xiao)率，簡單理(li)解，就(jiu)是一個(ge)入射光(guang)子可以產生(sheng)大約(yue)多少個(ge)電(dian)(dian)(dian)子。光(guang)電(dian)(dian)(dian)二(er)極(ji)管是一種(zhong)能將光(guang)轉化為電(dian)(dian)(dian)流或者電(dian)(dian)(dian)壓信號(hao)的(de)(de)探測器。此次，科研人員創造了一種(zhong)串聯二(er)極(ji)管，用綠光(guang)照射它使電(dian)(dian)(dian)子積(ji)聚，并在(zai)紅外光(guang)子被吸收(shou)時釋放出來，這(zhe)樣進入的(de)(de)紅外光(guang)子就(jiu)得(de)到了額外的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子，從而實現效(xiao)(xiao)率200%的(de)(de)“魔(mo)法”。這(zhe)種(zhong)光(guang)電(dian)(dian)(dian)二(er)極(ji)管能對微小光(guang)量的(de)(de)變化產生(sheng)更加敏銳的(de)(de)反應。
