Record del fotorilevatore in silicio nero: efficienza quantistica esterna fino al 132%

Silicone nerofotorivelatorerecord: efficienza quantica esterna fino al 132%

Secondo quanto riportato dai media, i ricercatori dell'Università di Aalto hanno sviluppato un dispositivo optoelettronico con un'efficienza quantistica esterna fino al 132%. Questa impresa improbabile è stata ottenuta utilizzando silicio nero nanostrutturato, che potrebbe rappresentare un importante passo avanti per le celle solari e altrofotorilevatori. Se un ipotetico dispositivo fotovoltaico ha un'efficienza quantica esterna del 100%, ciò significa che ogni fotone che lo colpisce produce un elettrone, che viene raccolto sotto forma di elettricità attraverso un circuito.

E questo nuovo dispositivo non solo raggiunge un'efficienza del 100%, ma superiore al 100%. 132% significa una media di 1,32 elettroni per fotone. Utilizza silicio nero come materiale attivo e ha una nanostruttura conica e colonnare in grado di assorbire la luce ultravioletta.

Ovviamente non è possibile creare 0,32 elettroni in più dal nulla, dopo tutto, la fisica dice che l'energia non può essere creata dal nulla, quindi da dove vengono questi elettroni in più?

Tutto si riduce al principio di funzionamento generale dei materiali fotovoltaici. Quando un fotone della luce incidente colpisce una sostanza attiva, solitamente il silicio, fa uscire un elettrone da uno degli atomi. Ma in alcuni casi, un fotone ad alta energia può eliminare due elettroni senza infrangere alcuna legge della fisica.

Non c’è dubbio che sfruttare questo fenomeno possa essere molto utile per migliorare la progettazione delle celle solari. In molti materiali optoelettronici, l’efficienza si perde in diversi modi, incluso quando i fotoni vengono riflessi dal dispositivo o gli elettroni si ricombinano con i “buchi” lasciati negli atomi prima di essere raccolti dal circuito.

Ma il team di Aalto afferma di aver in gran parte rimosso questi ostacoli. Il silicio nero assorbe più fotoni rispetto ad altri materiali e le nanostrutture rastremate e colonnari riducono la ricombinazione degli elettroni sulla superficie del materiale.

Nel complesso, questi progressi hanno consentito all’efficienza quantistica esterna del dispositivo di raggiungere il 130%. I risultati del team sono stati verificati anche in modo indipendente dall'Istituto nazionale di metrologia tedesco, il PTB (Istituto Federale Tedesco di Fisica).

Secondo i ricercatori, questa efficienza record potrebbe migliorare le prestazioni praticamente di qualsiasi fotorilevatore, comprese le celle solari e altri sensori di luce, e il nuovo rilevatore è già utilizzato a livello commerciale.