Nizozemski tim razvija 200 posto učinkovitu fotodiodu

Nedavno je skupina istraživača s Tehnološkog sveučilišta u Eindhovenu ("TU/e") i Holst centra, podružnice TNO-a u Nizozemskoj, razvila fotodiodu s rekordnom osjetljivošću i stopom izlaza fotoelektrona od više od 200 posto koristeći zeleno svjetlo i dizajn dvoslojne baterije. Rezultati su objavljeni u časopisu Science Advances.
Posljednjih su godina solarni paneli s više naslaganih ćelija često postavljali rekorde u učinkovitosti proizvodnje i pretvorbe. Riccardo Ollearo, doktorski istraživač na Tehnološkom sveučilištu u Eindhovenu u Nizozemskoj, ističe da se spomenuti izlaz od 200 posto fotoelektrona ne odnosi na normalnu energetsku učinkovitost. U svijetu fotodioda, kvantna učinkovitost je ono što se računa. Umjesto da broji ukupnu količinu sunčeve energije, broji broj fotona koje dioda pretvara u elektrone.
Da bi fotodioda ispravno radila, moraju biti ispunjena dva uvjeta: prvo, trebala bi minimizirati količinu struje koja se stvara u nedostatku svjetla, poznatu kao tamna struja - a što je tamna struja manja, to je dioda osjetljivija. Drugo, trebao bi moći razlikovati razinu pozadinske buke od pridruženog infracrvenog svjetla. Nažalost, ove dvije stvari obično se ne događaju u isto vrijeme.
Holst Center je istraživački institut specijaliziran za tehnologije bežičnih i tiskanih senzora. U gore navedenoj suradnji, Riccardo Ollearo je radio s timom fotodetektora Centra Holst na konstruiranju tandem diode.
Ovaj tandemski diodni uređaj kombinira halkogenidne i organske fotonaponske ćelije za optimizaciju performansi solarne ćelije, koja doseže učinkovitost od 70 posto. Kasnije su koristili zeleno svjetlo kao pomoć, a na kraju su povećali učinkovitost bliskog infracrvenog svjetla na više od 200 posto.
Istraživači su analizirali da je to uglavnom zato što dodatno zeleno svjetlo dovodi do nakupljanja elektrona u halkogenidnom sloju. Ovo djeluje kao spremnik naboja koji se oslobađa kada organski sloj apsorbira infracrveni foton - drugim riječima, za svaki infracrveni foton koji prođe kroz njega i pretvori se u elektron, on prima popratni dodatni elektron, što rezultira učinkovitošću od 200 posto ili više.
Tim je testirao gornji tandem fotodiodni uređaj i pokazao da je prikladan za fleksibilne uređaje u laboratoriju, sposobne uhvatiti suptilne signale, poput ljudskog srca ili brzine disanja, u okruženjima s realističnim pozadinskim svjetlom. Istraživači su postavili uređaj 130 centimetara od svog prsta i zapravo su mogli detektirati male promjene u količini infracrvenog svjetla reflektiranog natrag na diodu.
Istraživači žele vidjeti može li se uređaj dodatno poboljšati i istražiti može li se uređaj klinički testirati, na primjer tako da bude brži. Također je poznato da projekt "FORSEE" koji vodi TU/e ​​istraživač Sveta Zinger surađuje s bolnicom Catharina u Eindhovenu na razvoju pametne kamere koja može promatrati otkucaje srca i disanja pacijenta.