silicona negrafotodetectorrécord: eficiencia cuántica externa de hasta 132%
Según informes de los medios, investigadores de la Universidad Aalto han desarrollado un dispositivo optoelectrónico con una eficiencia cuántica externa de hasta el 132%. Esta improbable hazaña se logró mediante el uso de silicio negro nanoestructurado, que podría ser un gran avance para las células solares y otrosfotodetectores. Si un hipotético dispositivo fotovoltaico tiene una eficiencia cuántica externa del 100 por ciento, eso significa que cada fotón que incide produce un electrón, que se recoge en forma de electricidad a través de un circuito.
Y este nuevo dispositivo no sólo logra el 100 por ciento de eficiencia, sino más del 100 por ciento. 132% significa un promedio de 1,32 electrones por fotón. Utiliza silicio negro como material activo y tiene una nanoestructura cónica y columnar que puede absorber 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 la luz incidente incide sobre una sustancia activa, generalmente silicio, arranca un electrón de uno de los átomos. Pero en algunos casos, un fotón de alta energía puede eliminar dos electrones sin violar ninguna ley de la física.
No hay duda de que aprovechar este fenómeno puede resultar de gran ayuda para mejorar el diseño de las células solares. En muchos materiales optoelectrónicos, la eficiencia se pierde de varias maneras, incluso cuando los fotones se reflejan en el dispositivo o los electrones se recombinan con los "agujeros" que quedan en los átomos antes de ser recogidos por el circuito.
Pero el equipo de Aalto dice que han eliminado en gran medida esos obstáculos. El silicio negro absorbe más fotones que otros materiales y las nanoestructuras cónicas y columnares reducen la recombinación de electrones en la superficie del material.
En conjunto, estos avances han permitido que la eficiencia cuántica externa del dispositivo alcance el 130%. Los resultados del equipo incluso han sido verificados de forma independiente 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 básicamente cualquier fotodetector, incluidas las células solares y otros sensores de luz, y el nuevo detector ya se está utilizando comercialmente.
Hora de publicación: 31-jul-2023