Silici negrefotodetectorrècord: eficiència quàntica externa fins al 132%
Segons informes dels mitjans de comunicació, els investigadors de la Universitat d'Aalto han desenvolupat un dispositiu optoelectrònic amb una eficiència quàntica externa de fins al 132%.Aquesta improbable gesta es va aconseguir mitjançant l'ús de 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 vol dir que cada fotó que el colpeja produeix un electró, que es recull com a electricitat a través d'un circuit.
I aquest nou dispositiu no només aconsegueix el 100 per cent d'eficiència, sinó més del 100 per cent.132% significa una mitjana d'1,32 electrons per fotó.Utilitza silici negre com a material actiu i té un con i una nanoestructura columnar que pot absorbir la llum ultraviolada.
Òbviament, no podeu crear 0,32 electrons addicionals a partir de l'aire, després de tot, la física diu que l'energia no es pot crear a partir de l'aire, 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 trencar 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, inclòs 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 cònics i columnars redueixen la recombinació d'electrons a la superfície del material.
En conjunt, 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 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 bàsicament de qualsevol fotodetector, incloses les cèl·lules solars i altres sensors de llum, i el nou detector ja s'està utilitzant comercialment.
Hora de publicació: 31-jul-2023