Lichtsensor heeft een magisch rendement van ruim 200 procent

Met groen licht en een dubbelgelaagde cel heeft promovendus Riccardo Ollearo (TU/e) een fotodiode ontwikkeld met een gevoeligheid waar velen alleen maar van kunnen dromen.

Zonnepanelen met gestapelde cellen breken op dit moment alle records. Opmerkelijk genoeg is het een team van onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven en TNO - Holst Centre gelukt fotodiodes te maken - gebaseerd op een soortgelijke technologie – met een foto-elektron-opbrengst van meer dan 200 procent. Je zou denken dat rendementen van meer dan 100 procent alleen mogelijk zijn met behulp van alchemie en andere Harry Potter-trucs. Maar het kan echt. Het antwoord ligt in de magische wereld van het quantumrendement en gestapelde zonnecellen.

Fotodiodes zijn lichtgevoelige halfgeleiderelementen die een stroom produceren als ze fotonen van een lichtbron absorberen. Zij worden gebruikt als sensoren in allerlie toepassingen, waaronder medische doeleinden, wearables voor het bewaken van patiënten, lichtcommunicatie, bewakingssystemen en beeldherkenning. Op al deze gebieden is een hoge gevoeligheid essentieel.

Wil een fotodiode goed werken, dan moet zij aan twee voorwaarden voldoen. Ten eerste moet hij de stroom die ontstaat bij afwezigheid van licht, de zogenaamde donkerstroom, minimaliseren. Hoe minder donkerstroom, hoe gevoeliger de diode. Ten tweede moet hij het niveau van het achtergrondlicht (de ‘ruis’) kunnen onderscheiden van het relevante infrarode licht. Helaas gaan deze twee dingen meestal niet samen, integendeel.