Segundo informações recentes da rede de organizações de físicos, pesquisadores finlandeses desenvolveram um fotodetector de silício preto com eficiência quântica externa de 130%, sendo esta a primeira vez que a eficiência de dispositivos fotovoltaicos ultrapassa o limite teórico de 100%. Espera-se que isso melhore significativamente a eficiência de dispositivos de detecção fotoelétrica, que poderão ser amplamente utilizados em carros, telefones celulares, relógios inteligentes e equipamentos médicos.
Um fotodetector é um sensor capaz de medir luz ou outra energia eletromagnética, converter fótons em corrente elétrica e formar pares elétron-lacuna a partir dos fótons absorvidos. Existem fotodetectores, como fotodiodos e fototransistores. A eficiência quântica define a porcentagem de fótons recebidos por um dispositivo, como um fotodetector, que se convertem em pares elétron-lacuna; ou seja, a eficiência quântica é igual ao número de elétrons fotogerados dividido pelo número de fótons incidentes.
Quando um fóton incidente produz um elétron em um circuito externo, a eficiência quântica externa do dispositivo é de 100% (anteriormente considerada o limite teórico). No estudo mais recente, o fotodetector de silício preto apresentou uma eficiência de até 130%, o que significa que um fóton incidente produz cerca de 1,3 elétrons.
Segundo pesquisadores da Universidade Aalto, o segredo por trás dessa grande descoberta é o processo de multiplicação de portadores de carga que ocorre dentro da nanoestrutura única do fotodetector de silício preto, desencadeado por fótons de alta energia. Anteriormente, os cientistas não conseguiam observar o fenômeno em dispositivos reais porque a presença de perdas elétricas e ópticas reduzia o número de elétrons coletados. “Nossos dispositivos nanoestruturados não apresentam recombinação nem perda por reflexão, então podemos coletar todos os portadores de carga multiplicados”, explicou a líder do estudo, Professora Hera Severn.
Essa eficiência foi verificada pelo Instituto de Tecnologia Física da Sociedade Nacional de Metrologia da Alemanha (PTB), o serviço de medição mais preciso e confiável da Europa.
Os pesquisadores observam que essa eficiência recorde significa que os cientistas podem melhorar significativamente o desempenho dos dispositivos de detecção fotoelétrica.
“Nossos detectores despertaram muito interesse, especialmente nas áreas de biotecnologia e monitoramento de processos industriais”, disse o Dr. Mikko Juntuna, CEO da ElfysInc, empresa pertencente à Universidade Aalto. Há relatos de que a empresa já iniciou a fabricação desses detectores para uso comercial.
Data da publicação: 11 de julho de 2023