Silício pretofotodetectorregistro: 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%. Este feito improvável foi conseguido através da utilização de silício preto nanoestruturado, que poderia ser um grande avanço para células solares e outrosfotodetectores. Se um hipotético dispositivo fotovoltaico 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 atinge apenas 100% de eficiência, mas mais de 100%. 132% significa uma média de 1,32 elétrons por fóton. Utiliza silício preto como material ativo e possui 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 a 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 o silício, ele expulsa um elétron de um dos átomos. Mas, em alguns casos, um fóton de alta energia pode eliminar dois elétrons sem violar nenhuma lei da física.
Não há dúvida de que aproveitar este fenómeno pode ser muito útil para melhorar o design das células solares. Em muitos materiais optoeletrônicos, a eficiência é perdida de várias maneiras, inclusive 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 diz que em grande parte removeu 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).
Segundo os pesquisadores, esse recorde de eficiência poderia melhorar o desempenho de basicamente qualquer fotodetector, incluindo células solares e outros sensores de luz, e o novo detector já está sendo utilizado comercialmente.
Horário da postagem: 31 de julho de 2023