Silici negrefotodetectorRegistre: eficiència quàntica externa fins a un 132%
Segons els informes dels mitjans de comunicació, els investigadors de la Universitat Aalto han desenvolupat un dispositiu optoelectrònic amb una eficiència quàntica externa de fins a un 132%. Aquesta gesta poc probable es va aconseguir mitjançant el silici negre nanoestructurat, que podria ser un gran avenç per a les cèl·lules solars i altresfotodetectors. Si un hipotètic dispositiu fotovoltaic té una eficiència quàntica externa del 100 per cent, això significa que cada fotó que el colpeja produeix un electró, que es recopila com a electricitat a través d’un circuit.
I aquest nou dispositiu no només aconsegueix una eficiència del 100 per cent, sinó més del 100 per cent. El 132% significa una mitjana d’1,32 electrons per fotó. Utilitza el silici negre com a material actiu i té un con i una nanoestructura columnar que pot absorbir llum ultraviolada.
Evidentment, no es poden crear 0,32 electrons addicionals amb aire prim, al cap i a la fi, la física diu que l’energia no es pot crear fora d’aire prim, així que d’on provenen aquests electrons addicionals?
Tot es refereix al principi general de treball dels materials fotovoltaics. Quan un fotó de la llum incident colpeja una substància activa, normalment silici, fa un electró a un dels àtoms. Però, en alguns casos, un fotó d’alta energia pot eliminar dos electrons sense incomplir cap llei de física.
No hi ha dubte que aprofitar aquest fenomen pot ser de gran ajuda per millorar el disseny de les cèl·lules solars. En molts materials optoelectrònics, l'eficiència es perd de diverses maneres, inclòs quan els fotons es reflecteixen del dispositiu o dels electrons recombinades amb els "forats" que queden als àtoms abans de ser recollits pel circuit.
Però l'equip d'Aalto diu que han tret en gran mesura aquests obstacles. El silici negre absorbeix més fotons que altres materials, i les nanoestructures cònies i columnes redueixen la recombinació d’electrons a la superfície del material.
En general, aquests avenços han permès que l'eficiència quàntica externa del dispositiu arribi al 130%. Els resultats de l’equip fins i tot han estat verificats de manera independent pel National Metrology Institute d’Alemanya, el PTB (Institut Federal Federal de Física).
Segons els investigadors, aquesta eficiència de registre podria millorar el rendiment de bàsicament qualsevol fotodetector, incloses les cèl·lules solars i altres sensors de llum, i el nou detector ja s’utilitza comercialment.
Posada Posada: 31 de juliol-2023