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

Silicio negrofotodetectorRegistro: eficiencia cuántica externa de hasta 132%

Según los informes de los medios, los investigadores de la Universidad de Aalto han desarrollado un dispositivo optoelectrónico con una eficiencia cuántica externa de hasta el 132%. Esta hazaña poco probable se logró mediante el uso de silicio negro nanoestructurado, lo que podría ser un gran avance para las células solares y otrosfotodetectores. Si un dispositivo fotovoltaico hipotético tiene una eficiencia cuántica externa del 100 por ciento, eso significa que cada fotón que lo golpea produce un electrón, que se recolecta como electricidad a través de un circuito.

Y este nuevo dispositivo no solo 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 de cono y columnar que puede absorber la luz ultravioleta.

Obviamente no puede 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 provienen estos electrones adicionales?

Todo se reduce al principio de trabajo general de los materiales fotovoltaicos. Cuando un fotón de la luz incidente golpea una sustancia activa, generalmente silicio, saca 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 física.

No hay duda de que aprovechar este fenómeno puede ser muy útil 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 recolectados 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 general, estos avances han permitido que la eficiencia cuántica externa del dispositivo alcance el 130%. Los resultados del equipo incluso han sido verificados independientemente por el Instituto Nacional de Metrología de Alemania, el PTB (Instituto Federal de Física alemán).

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