Silicio nerofotodiodorecord: efficienza quantistica 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 improbabile impresa è stata raggiunta utilizzando silicio nero nanostrutturato, che potrebbe rappresentare una svolta importante per le celle solari e altrifotorilevatoriSe un ipotetico dispositivo fotovoltaico ha un'efficienza quantistica esterna del 100%, significa che ogni fotone che lo colpisce produce un elettrone, che viene raccolto come elettricità attraverso un circuito.
E questo nuovo dispositivo non solo raggiunge il 100% di efficienza, ma più del 100%. Il 132% significa una media di 1,32 elettroni per fotone. Utilizza il silicio nero come materiale attivo e presenta una nanostruttura conica e colonnare in grado di assorbire la luce ultravioletta.
Ovviamente non è possibile creare 0,32 elettroni in più dall'aria rarefatta, dopotutto la fisica dice che l'energia non può essere creata dall'aria rarefatta, quindi da dove provengono questi elettroni in più?
Tutto si riduce al principio generale di funzionamento dei materiali fotovoltaici. Quando un fotone della luce incidente colpisce una sostanza attiva, solitamente il silicio, espelle un elettrone da uno degli atomi. Ma in alcuni casi, un fotone ad alta energia può espellere due elettroni senza violare 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, tra cui quando i fotoni vengono riflessi dal dispositivo o gli elettroni si ricombinano con le "lacune" rimaste negli atomi prima di essere raccolti dal circuito.
Ma il team di Aalto afferma di aver ampiamente rimosso questi ostacoli. Il silicio nero assorbe più fotoni rispetto ad altri materiali e le nanostrutture affusolate e colonnari riducono la ricombinazione elettronica sulla superficie del materiale.
Nel complesso, questi progressi hanno permesso all'efficienza quantistica esterna del dispositivo di raggiungere il 130%. I risultati del team sono stati persino verificati in modo indipendente dall'Istituto nazionale tedesco di metrologia, il PTB (Istituto federale tedesco di fisica).
Secondo i ricercatori, questa efficienza record potrebbe migliorare le prestazioni di praticamente qualsiasi fotodetectore, comprese le celle solari e altri sensori di luce, e il nuovo rilevatore è già in uso commerciale.
Data di pubblicazione: 31/07/2023