Los investigadores de la Universidad de Aalto han desarrollado un fotodetector de silicio negro que ha alcanzado una eficiencia superior al 130%. Por lo tanto, por primera vez, un dispositivo fotovoltaico ha superado el límite del 100%, que se ha considerado anteriormente como el máximo teórico para la eficiencia cuántica externa.

"Cuando vimos los resultados, Apenas podíamos creer lo que veíamos. Inmediatamente queríamos verificar los resultados mediante mediciones independientes, "dice la profesora Hele Savin, jefe del grupo de investigación de Física Electrónica de la Universidad de Aalto.

Las mediciones independientes fueron realizadas por el Instituto Nacional de Metrología de Alemania, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), que es conocido por proporcionar los servicios de medición más precisos y fiables de Europa.

Jefe del Laboratorio PTB de Radiometría de Detectores, El Dr. Lutz Werner comenta:"Después de ver los resultados, Instantáneamente me di cuenta de que se trataba de un gran avance y, al mismo tiempo, un paso adelante muy bienvenido para los metrólogos que soñamos con sensibilidades más altas ".

El secreto detrás del gran avance:nanoestructuras únicas

La eficiencia cuántica externa de un dispositivo es del 100% cuando un fotón entrante genera un electrón en el circuito externo. Una eficiencia del 130% significa que un fotón entrante genera aproximadamente 1,3 electrones.

Los investigadores descubrieron que el origen de la eficiencia cuántica externa excepcionalmente alta radica en el proceso de multiplicación de portadores de carga dentro de nanoestructuras de silicio que se desencadena por fotones de alta energía. El fenómeno no se ha observado anteriormente en dispositivos reales, ya que la presencia de pérdidas eléctricas y ópticas ha reducido el número de electrones recogidos.

"Podemos recopilar todos los portadores de carga multiplicados sin necesidad de polarización externa separada, ya que nuestro dispositivo nanoestructurado está libre de pérdidas por recombinación y reflexión, "Explica el profesor Savin.

En la práctica, La eficiencia récord significa que el rendimiento de cualquier dispositivo que utilice detección de luz puede mejorarse drásticamente. La detección de luz ya se utiliza ampliamente en nuestra vida diaria, por ejemplo, en autos, teléfonos móviles, relojes inteligentes y dispositivos médicos.

"Nuestros detectores están ganando mucha atracción en este momento, especialmente en biotecnología y seguimiento de procesos industriales, "dice el Dr. Mikko Juntunen, CEO de la empresa derivada de la Universidad Aalto, Elfys Inc. Ya están fabricando los detectores de discos para uso comercial.

Los resultados que conducen a la eficiencia récord han sido aceptados para su publicación en Cartas de revisión física en un artículo titulado "Los fotodiodos ultravioleta de silicio negro logran una eficiencia cuántica externa superior al 130%".