Une équipe néerlandaise développe une photodiode efficace à 200 %

Récemment, un groupe de chercheurs de l'Université de technologie d'Eindhoven ("TU/e") et du Holst Center, une filiale de TNO aux Pays-Bas, ont développé une photodiode avec une sensibilité record et un taux de sortie de photoélectrons de plus de 200 %. en utilisant le feu vert et une conception de batterie à double couche. Les résultats ont été publiés dans la revue Science Advances.
Ces dernières années, les panneaux solaires à plusieurs cellules empilées ont fréquemment établi des records de rendement et d'efficacité de conversion. Riccardo Ollearo, doctorant à l'Université de technologie d'Eindhoven aux Pays-Bas, souligne que la production de photoélectrons de 200 % mentionnée ci-dessus ne fait pas référence à une efficacité énergétique normale. Dans le monde des photodiodes, c'est le rendement quantique qui compte. Au lieu de compter la quantité totale d'énergie solaire, il compte le nombre de photons que la diode convertit en électrons.
Pour qu'une photodiode fonctionne correctement, deux conditions doivent être remplies : premièrement, elle doit minimiser la quantité de courant généré en l'absence de lumière, appelé courant d'obscurité - et plus le courant d'obscurité est petit, plus la diode est sensible. Deuxièmement, il doit être capable de distinguer le niveau de bruit de fond de la lumière infrarouge associée. Malheureusement, ces deux choses ne se produisent généralement pas en même temps.
Le Holst Center est un institut de recherche spécialisé dans les technologies de capteurs sans fil et imprimés. Dans la collaboration ci-dessus, Riccardo Ollearo a travaillé avec l'équipe de photodétecteurs du Holst Center pour construire une diode en tandem.
Ce dispositif à diodes en tandem combine des cellules photovoltaïques au chalcogénure et organiques pour optimiser les performances de la cellule solaire, qui atteint un rendement de 70 %. Plus tard, ils ont utilisé la lumière verte comme aide et ont finalement augmenté l'efficacité de la lumière proche infrarouge à plus de 200 %.
Les chercheurs ont analysé que c'était principalement parce que la lumière verte supplémentaire conduisait à une accumulation d'électrons dans la couche de chalcogénure. Cela agit comme un réservoir de charge qui est libéré lorsqu'un photon infrarouge est absorbé par la couche organique - en d'autres termes, pour chaque photon infrarouge qui traverse et est converti en électron, il reçoit un électron supplémentaire d'accompagnement, ce qui se traduit par une efficacité de 200 pour cent ou plus.
L'équipe a testé le dispositif de photodiode tandem ci-dessus et a montré qu'il convenait aux dispositifs flexibles en laboratoire, capables de capturer des signaux subtils, tels que le cœur humain ou le rythme respiratoire, dans des environnements avec une lumière de fond réaliste. Les chercheurs ont placé l'appareil à 130 centimètres de leur doigt et ont pu détecter de petits changements dans la quantité de lumière infrarouge réfléchie vers la diode.
Les chercheurs veulent voir si l'appareil peut être encore amélioré et déterminer s'il peut être testé cliniquement, par exemple en le rendant plus rapide. On sait également que le projet "FORSEE" dirigé par la chercheuse TU/e ​​Sveta Zinger travaille avec l'hôpital Catharina à Eindhoven pour développer une caméra intelligente capable d'observer les fréquences cardiaque et respiratoire d'un patient.