Registro del fotodetector de silicio negro: eficiencia cuántica externa de hasta el 132 %

Silicio negrofotodetectorrécord: eficiencia cuántica externa de hasta el 132%

Según informes de prensa, investigadores de la Universidad Aalto han desarrollado un dispositivo optoelectrónico con una eficiencia cuántica externa de hasta el 132 %. Esta hazaña improbable se logró mediante el uso de silicio negro nanoestructurado, lo que podría suponer un gran avance para las células solares y otros dispositivos.fotodetectoresSi un dispositivo fotovoltaico hipotético tiene una eficiencia cuántica externa del 100 por ciento, eso significa que cada fotón que lo impacta produce un electrón, que se recoge como electricidad a través de un circuito.

Este nuevo dispositivo no solo alcanza una eficiencia del 100 %, sino que supera el 100 %. El 132 % significa un promedio de 1,32 electrones por fotón. Utiliza silicio negro como material activo y presenta una nanoestructura cónica y columnar que absorbe la luz ultravioleta.

Obviamente no se pueden crear 0,32 electrones adicionales de la nada; después de todo, la física dice que la energía no se puede crear de la nada, entonces, ¿de dónde vienen estos electrones adicionales?

Todo se reduce al principio general de funcionamiento de los materiales fotovoltaicos. Cuando un fotón de luz incidente incide en una sustancia activa, generalmente silicio, arranca un electrón de uno de los átomos. Pero en algunos casos, un fotón de alta energía puede arrancar dos electrones sin violar ninguna ley de la física.

Sin duda, aprovechar este fenómeno puede ser muy útil para mejorar el diseño de las células solares. En muchos materiales optoelectrónicos, la eficiencia se pierde de diversas maneras, como cuando los fotones se reflejan en el dispositivo o los electrones se recombinan con los huecos que quedan en los átomos antes de ser recogidos por el circuito.

Pero el equipo de Aalto afirma haber eliminado en gran medida esos obstáculos. El silicio negro absorbe más fotones que otros materiales, y las nanoestructuras cónicas y columnares reducen la recombinación electrónica en la superficie del material.

En general, estos avances han permitido que la eficiencia cuántica externa del dispositivo alcance el 130 %. Los resultados del equipo han sido verificados independientemente por el Instituto Nacional de Metrología de Alemania, el PTB (Instituto Federal Alemán de Física).

Según los investigadores, esta eficiencia récord podría mejorar el rendimiento de prácticamente cualquier fotodetector, incluidas las células solares y otros sensores de luz, y el nuevo detector ya se está utilizando comercialmente.