Catturare e manipolare la luce su scala nanometrica è un fattore chiave per costruire celle solari ad alta efficienza. I ricercatori del gruppo 3-D Photovoltaics hanno recentemente presentato un nuovo progetto promettente. Le loro simulazioni mostrano che i nanofili impilati verticalmente su pellicole di silicio ultrasottili riducono la quantità totale di materiale necessaria del 90%, aumentando l'efficienza della cella solare. Questi promettenti risultati di simulazione sono un passo importante verso le celle solari di prossima generazione. I risultati sono stati pubblicati il ​​23 maggio in Ottica Express .

Una strategia per ridurre i costi e la rigidità del fotovoltaico consiste nel combinare pellicole fotovoltaiche di silicio ultrasottili con celle solari a nanocavi semiconduttori. La flessibilità meccanica e la resilienza delle celle sottili micrometriche le rendono adatte all'applicazione su superfici curve.

L'idea è di accoppiare otticamente i due materiali impilati uno sopra l'altro come una cella tandem:un array di nanofili di arseniuro di gallio (GaAs) sopra un film di silicio ultrasottile (spessore 2um). I nanofili verticali di GaAs sono componenti semiconduttori ben noti nelle applicazioni fotovoltaiche. Precedenti ricerche sperimentali nel gruppo fotovoltaico 3D hanno mostrato che tali nanofili sono in grado di assorbire la luce da 10 a 100 volte la loro sezione trasversale geometrica. Silicio, il secondo materiale nella cella tandem, è un componente altamente desiderabile grazie alla matura comprensione delle sue proprietà ottiche ed elettroniche e delle sue tecnologie di fabbricazione ampiamente disponibili. La sfida che i ricercatori incontrano in genere quando cercano di ridurre il silicio a pochi micrometri di spessore è che compromette le prestazioni della cella solare a causa dello scarso assorbimento della luce infrarossa. Sono quindi necessarie strategie di gestione della luce per compensare. Il team di ricerca ha deciso di aggiungere nanofili verticali sopra il film di silicio e quindi renderlo fino a quattro volte più efficiente nell'intrappolare la luce infrarossa nella cella inferiore di silicio.