Silício pretofotodetectorrecorde: eficiência quântica externa de até 132%
De acordo com relatos da mídia, pesquisadores da Universidade Aalto desenvolveram um dispositivo optoeletrônico com eficiência quântica externa de até 132%. Esse feito improvável foi alcançado com o uso de silício preto nanoestruturado, o que pode ser um grande avanço para células solares e outras aplicações.fotodetectores. Se um dispositivo fotovoltaico hipotético tem 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 também 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 pode absorver luz ultravioleta.
Obviamente, você não 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 violar nenhuma lei da física.
Não há dúvida de que o aproveitamento desse fenômeno pode ser muito útil para aprimorar o design de células solares. Em muitos materiais optoeletrônicos, a eficiência é perdida de diversas maneiras, incluindo quando os fótons são refletidos no dispositivo ou os elétrons se recombinam com os "buracos" deixados nos átomos antes de serem coletados pelo circuito.
Mas a equipe de Aalto afirma ter eliminado em grande parte esses obstáculos. O silício preto absorve mais fótons do que outros materiais, e as nanoestruturas cônicas 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 verificados de forma independente pelo Instituto Nacional de Metrologia da Alemanha, o PTB (Instituto Federal Alemão de Física).
De acordo com os pesquisadores, essa eficiência recorde poderia melhorar o desempenho de basicamente qualquer fotodetector, incluindo células solares e outros sensores de luz, e o novo detector já está sendo usado comercialmente.
Data de publicação: 31 de julho de 2023