Silicona negrafotodetectorrécord: eficiencia cuántica externa de hasta el 132 %
Según informes de los medios, investigadores de la Universidad de Aalto han desarrollado un dispositivo optoelectrónico con una eficiencia cuántica externa de hasta el 132%. Esta hazaña improbable se logró utilizando silicio negro nanoestructurado, lo que podría ser un gran avance para las células solares y otros dispositivos.fotodetectoresSi un hipotético dispositivo fotovoltaico tiene una eficiencia cuántica externa del 100 por ciento, eso significa que cada fotón que incide sobre él 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 la supera. Un 132% equivale a un promedio de 1,32 electrones por fotón. Utiliza silicio negro como material activo y posee una nanoestructura cónica y columnar capaz de 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, así que ¿de dónde vienen estos electrones adicionales?
Todo se reduce al principio de funcionamiento general 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. Sin embargo, en algunos casos, un fotón de alta energía puede arrancar dos electrones sin infringir ninguna ley de la física.
No cabe 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 diversas maneras, por ejemplo, cuando los fotones se reflejan en el dispositivo o cuando los electrones se recombinan con los "huecos" que quedan en los átomos antes de ser captados 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 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 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 prácticamente cualquier fotodetector, incluidas las células solares y otros sensores de luz, y el nuevo detector ya se está utilizando comercialmente.
Fecha de publicación: 31 de julio de 2023