Gli scienziati dell'Università ITMO hanno suggerito un nuovo rivestimento per celle solari che combina le caratteristiche di un elettrodo e quelle di una struttura che intrappola la luce. Il rivestimento ha permesso ai ricercatori di ridurre la luce riflessa ed evitare il surriscaldamento delle celle solari, aumentando così la sua efficienza complessiva del 20 percento. Inoltre, il metodo suggerito può essere interessante per le applicazioni industriali grazie al suo costo relativamente basso e alla sua semplicità. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in Lettere di ottica .

Oggi è possibile utilizzare un'intera gamma di materiali per la produzione di celle solari. Celle solari a base di silicio amorfo, ad esempio, sono fondamentalmente pellicole trasparenti sottili che possono essere applicate su qualsiasi superficie inclusi i vetri delle finestre. Quando si tratta di produrre celle solari, è fondamentale trovare modi per ridurre il riflesso della luce dalle celle ed evitare il surriscaldamento dell'elettrodo trasparente, che impedisce alle celle solari di funzionare correttamente. Un altro problema chiave è ottimizzare lo spessore di uno strato attivo in modo che ogni fotone che raggiunge la cella solare venga convertito in elettricità.

Ora, gli scienziati dell'Università ITMO hanno escogitato un nuovo modo per affrontare questi problemi inserendo particelle di silice all'interno dell'elettrodo superiore. La struttura risultante ha funzionato come un elettrodo e un rivestimento che intrappola la luce focalizzando la luce sulla cella solare. "Per creare tali strutture sulla superficie di una cella solare, usiamo il metodo della deposizione atomica dello strato di ossido di zinco di allumina. Costruiamo letteralmente questi elettrodi atomo per atomo, " spiega Mikhail Omelyanovich, autore principale del paper. "Di conseguenza, l'efficienza complessiva delle celle solari è migliorata del 20%. Inoltre, un tale elettrodo può essere utilizzato per celle solari sottili composte da qualsiasi materiale oltre il silicio amorfo".

Ci sono voluti diversi anni al team per sviluppare un metodo di produzione di celle solari a prezzi accessibili che piacesse al settore. "Tre anni fa, abbiamo cercato di coprire la superficie cellulare con microsfere. Nonostante il miglioramento significativo dell'assorbimento della luce, il principale svantaggio era un alto tasso di riflettanza. Abbiamo pensato di rimuovere la parte superiore delle microsfere in modo da realizzare qualcosa di simile a una lente che concentri la luce sulla cella solare. Però, lavorando sulla realizzazione pratica di questa idea abbiamo trovato una struttura molto migliore. Su tutto, la soluzione finale ha superato le nostre aspettative basate su calcoli teorici, "dice Michele.

Secondo gli autori, la produzione di celle solari con tali rivestimenti superficiali non richiede una tecnologia complessa e il processo può essere facilmente adattato per la produzione di massa.