Il nuovo sensore è un fotodiodo, cioè un sensore che trasforma i segnali luminosi in segnali elettrici, centinaia di volte più sottile di un foglio di giornale. Per funzionare correttamente, un fotodiodo deve soddisfare due condizioni fondamentali: ridurre al minimo la corrente generata in assenza di luce, la cosiddetta ‘corrente oscura’ (minore è la corrente oscura maggiore è la sensibilità del sensore), e distinguere il ‘rumore di fondo’, cioè i segnali luminosi diversi da quelli nella lunghezza d’onda dell’infrarosso. Purtroppo, questi due fattori di solito non vanno per niente d’accordo.

Per risolvere il problema, il gruppo di Ollearo ha messo a punto un cosiddetto “sensore tandem”. In pratica, ha combinato due strati diversi, uno composto da un materiale chiamato perovskite e l’altro formato da una cella fotovoltaica organica, una tecnica che sta diventando sempre più diffusa anche nelle celle solari, “che infatti possono essere considerate un po’ come le sorelle dei fotodiodi”, osserva il ricercatore italiano. Questo ha permesso di raggiungere un’efficienza del 70%, che però non era ancora sufficiente. “Ho quindi deciso di provare ad aumentare l’efficienza con l’aiuto della luce verde: grazie a ricerche precedenti, sapevo che illuminare le celle solari con una luce aggiuntiva può modificare la loro efficienza.

Il risultato si basa su un meccanismo della fisica quantistica: “pensiamo che la luce verde faccia accumulare elettroni aggiuntivi nello strato di perovskite, che sono poi liberati quando la luce viene assorbita dall’altro strato”, spiega il ricercatore; “In altre parole, ogni fotone di luce infrarossa che viene convertito in elettrone, riceve un altro elettrone ‘bonus’, che porta l’efficienza al 200%”.