Registro de fotodetector de silicio negro: eficiencia cuántica externa de ata 132%

Silicio negrofotodetectorrexistro: eficiencia cuántica externa ata 132%

Segundo informes dos medios, investigadores da Universidade de Aalto desenvolveron un dispositivo optoelectrónico cunha eficiencia cuántica externa de ata o 132%. Esta fazaña improbable conseguiuse mediante o uso de silicio negro nanoestruturado, que podería ser un gran avance para as células solares e outrosfotodetectores. Se un hipotético dispositivo fotovoltaico ten unha eficiencia cuántica externa do 100 por cento, iso significa que cada fotón que choca con el produce un electrón, que se recolle como electricidade a través dun circuíto.

E este novo dispositivo non só logra o 100 por cento de eficiencia, senón máis do 100 por cento. 132% significa unha media de 1,32 electróns por fotón. Utiliza silicio negro como material activo e ten un cono e unha nanoestrutura columnar que poden absorber a luz ultravioleta.

Obviamente non se poden crear 0,32 electróns adicionais a partir do aire, despois de todo, a física di que a enerxía non se pode crear a partir do aire, entón de onde veñen estes electróns extra?

Todo se reduce ao principio xeral de funcionamento dos materiais fotovoltaicos. Cando un fotón da luz incidente golpea unha substancia activa, xeralmente silicio, elimina un electrón dun dos átomos. Pero nalgúns casos, un fotón de alta enerxía pode eliminar dous electróns sen romper ningunha lei da física.

Non hai dúbida de que aproveitar este fenómeno pode ser moi útil para mellorar o deseño das células solares. En moitos materiais optoelectrónicos, a eficiencia pérdese de varias maneiras, incluíndo cando os fotóns son reflectidos no dispositivo ou os electróns recombinan cos "buratos" que quedan nos átomos antes de ser recollidos polo circuíto.

Pero o equipo de Aalto di que eliminaron en gran medida eses obstáculos. O silicio negro absorbe máis fotóns que outros materiais, e as nanoestruturas cónicas e columnares reducen a recombinación de electróns na superficie do material.

En xeral, estes avances permitiron que a eficiencia cuántica externa do dispositivo alcance o 130%. Os resultados do equipo incluso foron verificados de forma independente polo Instituto Nacional de Metroloxía de Alemaña, o PTB (Instituto Federal Alemán de Física).

Segundo os investigadores, esta eficiencia récord podería mellorar o rendemento de basicamente calquera fotodetector, incluídas as células solares e outros sensores de luz, e o novo detector xa se está a utilizar comercialmente.