Pesquisadores da Universidade Aalto desenvolveram um fotodetector de silício preto que atingiu eficiência acima de 130%. Assim, pela primeira vez, um dispositivo fotovoltaico excedeu o limite de 100%, que foi anteriormente considerado como o máximo teórico para a eficiência quântica externa.

“Quando vimos os resultados, mal podíamos acreditar em nossos olhos. Queríamos verificar imediatamente os resultados por medições independentes, "diz o Prof. Hele Savin, chefe do grupo de pesquisa de física do elétron na Aalto University.

As medições independentes foram realizadas pelo Instituto Nacional de Metrologia Alemão, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), que é conhecida por fornecer os serviços de medição mais precisos e confiáveis ​​da Europa.

Chefe do Laboratório de Radiometria do Detector do PTB, Dr. Lutz Werner comenta, "Depois de ver os resultados, Percebi imediatamente que este é um avanço significativo e, ao mesmo tempo, um passo muito bem-vindo para nós, metrologistas, que sonhamos com sensibilidades mais altas. "

O segredo por trás da descoberta:nanoestruturas exclusivas

A eficiência quântica externa de um dispositivo é de 100% quando um fóton de entrada gera um elétron para o circuito externo. Eficiência de 130% significa que um fóton que chega gera aproximadamente 1,3 elétrons.

Os pesquisadores descobriram que a origem da eficiência quântica externa excepcionalmente alta está no processo de multiplicação de portadores de carga dentro das nanoestruturas de silício que é acionado por fótons de alta energia. O fenômeno não foi observado anteriormente em dispositivos reais, uma vez que a presença de perdas elétricas e ópticas reduziu o número de elétrons coletados.

"Podemos coletar todos os portadores de carga multiplicados sem a necessidade de polarização externa separada, pois nosso dispositivo nanoestruturado está livre de recombinação e perdas de reflexão, "Prof Savin explica.

Na prática, a eficiência do registro significa que o desempenho de qualquer dispositivo que esteja utilizando detecção de luz pode ser drasticamente melhorado. A detecção de luz já é amplamente usada em nossa vida cotidiana, por exemplo, nos carros, celulares, smartwatches e dispositivos médicos.

"Nossos detectores estão ganhando muita atração no momento, especialmente em biotecnologia e monitoramento de processos industriais, "diz o Dr. Mikko Juntunen, CEO da empresa spin-off da Aalto University, Elfys Inc. Eles já estão fabricando os detectores de registro para uso comercial.

Os resultados que levaram à eficiência do registro foram aceitos para publicação em Cartas de revisão física em um artigo intitulado "Fotodiodos ultravioleta de silício negro alcançam eficiência quântica externa acima de 130%."