Segundo informou recentemente a rede da organización de físicos, uns investigadores finlandeses desenvolveron un fotodetector de silicio negro cunha eficiencia cuántica externa do 130 %, o que supón a primeira vez que a eficiencia dos dispositivos fotovoltaicos supera o límite teórico do 100 %, o que se espera que mellore considerablemente a eficiencia dos dispositivos de detección fotoeléctrica, que se empregan amplamente en automóbiles, teléfonos móbiles, reloxos intelixentes e equipos médicos.
Un fotodetector é un sensor que pode medir a luz ou outra enerxía electromagnética, converter fotóns nunha corrente eléctrica e os fotóns absorbidos formar pares electrón-burato. O fotodetector inclúe un fotodíodo e un fototransistor, etc. A eficiencia cuántica utilízase para definir a porcentaxe de fotóns recibidos por un dispositivo como un fotodetector nun par electrón-burato, é dicir, a eficiencia cuántica é igual ao número de electróns fotoxerados dividido polo número de fotóns incidentes.
Cando un fotón incidente produce un electrón nun circuíto externo, a eficiencia cuántica externa do dispositivo é do 100 % (que antes se consideraba o límite teórico). No último estudo, o fotodetector de silicio negro tiña unha eficiencia de ata o 130 %, o que significa que un fotón incidente produce uns 1,3 electróns.
Segundo os investigadores da Universidade de Aalto, a arma secreta que se agocha tras este importante avance é o proceso de multiplicación dos portadores de carga que se produce dentro da nanoestrutura única do fotodetector de silicio negro, que se activa mediante fotóns de alta enerxía. Anteriormente, os científicos non puideran observar o fenómeno en dispositivos reais porque a presenza de perdas eléctricas e ópticas reducía o número de electróns recollidos. «Os nosos dispositivos nanoestruturados non teñen recombinación nin perda por reflexión, polo que podemos recoller todos os portadores de carga multiplicados», explicou a profesora Hera Severn, directora do estudo.
Esta eficiencia foi verificada polo Instituto de Tecnoloxía Física da Sociedade Nacional de Metroloxía Alemá (PTB), o servizo de medición máis preciso e fiable de Europa.
Os investigadores sinalan que esta eficiencia récord significa que os científicos poden mellorar moito o rendemento dos dispositivos de detección fotoeléctrica.
«Os nosos detectores espertaron moito interese, especialmente nas áreas da biotecnoloxía e a monitorización de procesos industriais», afirmou o doutor Mikko Juntuna, director executivo de ElfysInc, unha empresa propiedade da Universidade de Aalto. Segundo se informa, comezaron a fabricar este tipo de detectores para uso comercial.
Data de publicación: 11 de xullo de 2023