Silicone pretofotodetectorrecorde: eficiência quântica externa de até 132%
Segundo relatos da mídia, pesquisadores da Universidade Aalto desenvolveram um dispositivo optoeletrônico com eficiência quântica externa de até 132%. Essa façanha inusitada foi alcançada utilizando silício preto nanoestruturado, o que pode representar um grande avanço para células solares e outras aplicações.fotodetectoresSe um dispositivo fotovoltaico hipotético tiver uma eficiência quântica externa de 100%, isso significa que cada fóton que o atinge produz um elétron, que é coletado como eletricidade através de um circuito.
E este novo dispositivo não só atinge 100% de eficiência, como mais de 100%. 132% significa uma média de 1,32 elétrons por fóton. Ele utiliza silício preto como material ativo e possui uma nanoestrutura cônica e colunar que consegue absorver luz ultravioleta.
Obviamente, não se pode criar 0,32 elétrons extras do nada, afinal, a física diz que energia não pode ser criada do nada, então de onde vêm esses elétrons extras?
Tudo se resume ao princípio geral de funcionamento dos materiais fotovoltaicos. Quando um fóton da luz incidente atinge uma substância ativa, geralmente silício, ele arranca um elétron de um dos átomos. Mas, em alguns casos, um fóton de alta energia pode arrancar dois elétrons sem infringir nenhuma lei da física.
Não há dúvida de que aproveitar esse fenômeno pode ser muito útil para aprimorar o design de células solares. Em muitos materiais optoeletrônicos, a eficiência é perdida de diversas maneiras, inclusive quando os fótons são refletidos pelo dispositivo ou quando os elétrons se recombinam com as "lacunas" deixadas nos átomos antes de serem coletados pelo circuito.
Mas a equipe de Aalto afirma ter removido grande parte desses obstáculos. O silício preto absorve mais fótons do que outros materiais, e as nanoestruturas afiladas e colunares reduzem a recombinação de elétrons na superfície do material.
No geral, esses avanços permitiram que a eficiência quântica externa do dispositivo atingisse 130%. Os resultados da equipe foram inclusive verificados de forma independente pelo Instituto Nacional de Metrologia da Alemanha, o PTB (Instituto Federal Alemão de Física).
Segundo os pesquisadores, essa eficiência recorde pode melhorar o desempenho de praticamente qualquer fotodetector, incluindo células solares e outros sensores de luz, e o novo detector já está sendo usado comercialmente.
Data da publicação: 31 de julho de 2023