Silici negrefotodetectorrècord: eficiència quàntica externa fins al 132%
Segons informes dels mitjans de comunicació, investigadors de la Universitat d'Aalto han desenvolupat un dispositiu optoelectrònic amb una eficiència quàntica externa de fins al 132%. Aquesta improbable gesta s'ha aconseguit mitjançant l'ús de silici negre nanoestructurat, que podria ser un gran avenç per a les cèl·lules solars i altres.fotodetectorsSi un dispositiu fotovoltaic hipotètic té una eficiència quàntica externa del 100 per cent, això vol dir que cada fotó que hi incideix produeix un electró, que es recull com a electricitat a través d'un circuit.
I aquest nou dispositiu no només aconsegueix una eficiència del 100%, sinó de més del 100%. El 132% significa una mitjana d'1,32 electrons per fotó. Utilitza silici negre com a material actiu i té una nanoestructura de con i columnar que pot absorbir la llum ultraviolada.
Òbviament no es poden crear 0,32 electrons addicionals del no-res, al cap i a la fi, la física diu que l'energia no es pot crear del no-res, així que d'on provenen aquests electrons addicionals?
Tot es redueix al principi general de funcionament dels materials fotovoltaics. Quan un fotó de la llum incident colpeja una substància activa, generalment silici, elimina un electró d'un dels àtoms. Però en alguns casos, un fotó d'alta energia pot eliminar dos electrons sense infringir cap llei de la física.
No hi ha dubte que aprofitar aquest fenomen pot ser molt útil per millorar el disseny de les cèl·lules solars. En molts materials optoelectrònics, l'eficiència es perd de diverses maneres, com ara quan els fotons es reflecteixen al dispositiu o els electrons es recombinen amb els "forats" que queden als àtoms abans de ser recollits pel circuit.
Però l'equip d'Aalto diu que han eliminat en gran mesura aquests obstacles. El silici negre absorbeix més fotons que altres materials, i les nanoestructures cònic i columnars 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 han estat verificats de manera independent per l'Institut nacional de Metrologia d'Alemanya, el PTB (Institut Federal Alemany de Física).
Segons els investigadors, aquesta eficiència rècord podria millorar el rendiment de pràcticament qualsevol fotodetector, incloses les cèl·lules solars i altres sensors de llum, i el nou detector ja s'està utilitzant comercialment.
Data de publicació: 31 de juliol de 2023