L'equip holandès desenvolupa un fotodiode 200% eficient

Recentment, un grup d'investigadors de la Universitat Tecnològica d'Eindhoven ("TU/e") i el Holst Center, una filial de TNO als Països Baixos, han desenvolupat un fotodíode amb una sensibilitat rècord i una taxa de sortida de fotoelectrons de més del 200 per cent. utilitzant llum verda i un disseny de bateria de doble capa. Els resultats s'han publicat a la revista Science Advances.
En els darrers anys, els panells solars amb múltiples cèl·lules apilades sovint han establert rècords d'eficiència de producció i conversió. Riccardo Ollearo, investigador doctor a la Universitat Tecnològica d'Eindhoven als Països Baixos, assenyala que la sortida de fotoelectrons del 200% esmentada anteriorment no fa referència a l'eficiència energètica normal. En el món dels fotodíodes, el que compta és l'eficiència quàntica. En lloc de comptar la quantitat total d'energia solar, compta el nombre de fotons que el díode converteix en electrons.
Perquè un fotodíode funcioni correctament, s'han de complir dues condicions: primer, ha de minimitzar la quantitat de corrent generada en absència de llum, coneguda com a corrent fosc, i com més petit sigui el corrent fosc, més sensible és el díode. En segon lloc, hauria de ser capaç de discriminar el nivell de soroll de fons de la llum infraroja associada. Malauradament, aquestes dues coses no solen passar al mateix temps.
El Holst Center és un institut de recerca especialitzat en tecnologies de sensors sense fils i impresos. En la col·laboració anterior, Riccardo Ollearo va treballar amb l'equip de fotodetectors del Holst Center per construir un díode en tàndem.
Aquest dispositiu de díode en tàndem combina cèl·lules fotovoltaiques de calcogenur i orgàniques per optimitzar el rendiment de la cèl·lula solar, que arriba a una eficiència del 70 per cent. Més tard, van utilitzar la llum verda com a ajuda i, finalment, van augmentar l'eficiència de la llum infraroja propera a més del 200 per cent.
Els investigadors van analitzar que això es deu principalment a que la llum verda addicional condueix a una acumulació d'electrons a la capa de calcogenur. Això actua com un dipòsit de càrrega que s'allibera quan un fotó infraroig és absorbit per la capa orgànica; és a dir, per a cada fotó infraroig que passa i es converteix en un electró, rep un electró addicional que l'acompanya, donant lloc a una eficiència. del 200 per cent o més.
L'equip va provar el dispositiu fotodíode en tàndem anterior i va demostrar que és adequat per a dispositius flexibles al laboratori, capaços de capturar senyals subtils, com el cor humà o la freqüència respiratòria, en entorns amb llum de fons realista. Els investigadors van col·locar el dispositiu a 130 centímetres de distància del dit i van poder detectar petits canvis en la quantitat de llum infraroja reflectida cap al díode.
Els investigadors volen veure si el dispositiu es pot millorar encara més i explorar si el dispositiu es pot provar clínicament, per exemple, fent-lo més ràpid. També se sap que el projecte "FORSEE" dirigit per la investigadora de TU/e ​​Sveta Zinger està treballant amb l'Hospital Catharina d'Eindhoven per desenvolupar una càmera intel·ligent que pugui observar la freqüència cardíaca i respiratòria d'un pacient.