Silicio nerofotorivelatoreRecord: efficienza quantica esterna fino al 132%
Secondo quanto riportato dai media, i ricercatori dell'Università Aalto hanno sviluppato un dispositivo optoelettronico con un'efficienza quantica esterna fino al 132%. Questa impresa improbabile è stata raggiunta utilizzando silicio nero nanostrutturato, che potrebbe rappresentare una svolta importante per le celle solari e altri dispositivi.fotorilevatoriSe un ipotetico dispositivo fotovoltaico ha un'efficienza quantica esterna del 100%, significa che ogni fotone che lo colpisce produce un elettrone, che viene raccolto come elettricità attraverso un circuito.
Questo nuovo dispositivo non solo raggiunge un'efficienza del 100%, ma addirittura superiore. Il 132% corrisponde a una media di 1,32 elettroni per fotone. Utilizza silicio nero come materiale attivo e presenta una nanostruttura a cono e colonna in grado di assorbire la luce ultravioletta.
Ovviamente non si possono creare 0,32 elettroni extra dal nulla, dopotutto, la fisica dice che l'energia non può essere creata dal nulla, quindi da dove vengono questi elettroni extra?
Tutto si riduce al principio di funzionamento generale dei materiali fotovoltaici. Quando un fotone della luce incidente colpisce una sostanza attiva, solitamente silicio, strappa un elettrone da uno degli atomi. In alcuni casi, però, un fotone ad alta energia può strappare 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" lasciate negli atomi prima di essere raccolti dal circuito.
Il team di Aalto afferma però di aver in gran parte rimosso questi ostacoli. Il silicio nero assorbe più fotoni rispetto ad altri materiali, e le nanostrutture affusolate e colonnari riducono la ricombinazione degli elettroni sulla superficie del materiale.
Complessivamente, questi progressi hanno permesso di raggiungere un'efficienza quantica esterna del dispositivo pari al 130%. I risultati del team sono stati persino verificati 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 di praticamente qualsiasi fotorivelatore, comprese le celle solari e altri sensori di luce, e il nuovo rivelatore è già utilizzato a livello commerciale.
Data di pubblicazione: 31 luglio 2023