A Universidade da Califórnia cria um dispositivo capaz de multiplicar o número de elétrons

Os físicos da Universidade da Califórnia, Riverside, desenvolveram um novo protótipo de módulo solar no qual os fótons podem gerar dois ou mais elétrons graças a um processo chamado multiplicação de elétrons. Nos painéis solares de hoje, um fóton pode gerar no máximo um elétron.

Em seus laboratórios, os pesquisadores empilharam duas camadas atômicas de disselenida de tungstênio em uma única camada atômica de disselenida de molibdênio (MoSe2). Esse fato causou propriedades diferentes das camadas da raiz criando energia eletrônica na menor escala possível. Os físicos perceberam que quando um fóton colidiu com a camada WSe2, o golpe libera um elétron que pode penetrar através do WSe2. Na junção entre WSe2 e MoSe2, o elétron passa a penetrar no MoSe2.

“Normalmente, quando um elétron alterna entre estados de energia, desperdiça energia. No nosso experimento, por outro lado, a energia gastada cria um novo elétron, que duplica a eficiência. A compreensão deste tipo de processos, juntamente com a melhoria do projeto que está subjacente aos limites teóricos de eficiência, será de grande importância com vista ao desenvolvimento de novos dispositivos fotovoltaicos ultra-eficientes “, disse Nathaniel M. Gabor, Professor Associado de Física, quem liderou a equipe de pesquisa.

Em dispositivos convencionais com células fotoelétricas, a multiplicação de elétrons geralmente requer tensões de 10-100 volts. Mas os pesquisadores da UC usaram apenas 1,2 volts (a tensão típica de uma bateria AA) para observar como o número de elétrons duplicou. “Este tipo de operação com baixa tensão e, portanto, baixo consumo de energia, pode gerar uma revolução no projeto de material para células solares”, disse Max Grossnickle, co-autor do estudo.

“Vimos como os elétrons duplicaram seu número em nosso dispositivo a 340 graus Kelvin (150 F), uma temperatura ligeiramente superior à temperatura ambiente”, disse ele. “Muito poucos materiais podem reproduzir esta ação à temperatura ambiente. Se elevarmos a temperatura, devemos ver que o número de elétrons criados é mais que o dobro “.

A equipe de pesquisa, também, explicou que o fenômeno de mecânica quântica observado em seu dispositivo é semelhante ao que ocorre quando os raios cósmicos entram em contato com a atmosfera da terra com alta energia cinética, o que produz a formação de novas partículas.