Per rendere le celle solari un'alternativa competitiva ad altre fonti di energia rinnovabile, i ricercatori stanno studiando diverse alternative. Un passo nella giusta direzione è attraverso nuovi processi che modificano le superfici delle celle solari al silicio. Creando diverse nanostrutture sulle superfici, le proprietà di raccolta dell'energia delle celle solari possono essere migliorate.
Nell'ambito del progetto di ricerca N2P (Nano To Production), finanziato dall'UE, i ricercatori lavorano sulle superfici nanostrutturate delle celle solari. All'Istituto Fraunhofer di Dresda, Germania, i ricercatori si sono concentrati sullo sviluppo di processi di incisione chimica al plasma a pressione atmosferica (AP-PCE). Questa tecnologia è un'alternativa all'approccio del trattamento chimico a umido, utilizzato nell'industria solare. I vantaggi di AP-PCE rispetto alla tecnologia di incisione basata sulla lavorazione chimica a umido sono, Per esempio, riduzione dei rifiuti chimici, efficienza dei costi e gestione ridotta. AP-PCE viene utilizzato per modificare le superfici dei wafer solari in silicio cristallino fino alla nanoscala. I ricercatori hanno ottenuto un miglioramento dell'uno per cento nell'efficienza delle celle solari, dal 16 al 17 percento, rendendo la superficie posteriore molto liscia.
Nell'ambito del progetto di ricerca N2P gli scienziati dell'Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) di Neuchatel, Svizzera, stanno invece lavorando per migliorare diverse celle solari, le celle solari al silicio a film sottile. Attualmente, queste celle solari possono raccogliere solo circa il sette percento della luce solare, che è circa il 40% meno efficiente rispetto alle celle di silicio wafer convenzionali. Però, le celle solari a film sottile sono più economiche ed ecologiche perché la loro produzione richiede meno tempo, materia ed energia. I ricercatori in Svizzera stanno cambiando la struttura in vetro superiore della cella solare, depositando uno strato di cristalli di dimensioni nanometriche da un ossido conduttivo trasparente (TCO) sul vetro. Questo strato fornisce un elevato effetto di dispersione e il raggio di luce genera più elettroni quando percorre una distanza maggiore attraverso la cella, che migliora l'assorbimento della luce da parte della cellula. I ricercatori sono riusciti a ottenere un aumento dell'efficienza del 30% rispetto alle celle solari a film sottile standard.
Un altro processo che potrebbe aumentare l'efficienza delle celle solari al silicio a film sottile, attraverso la modifica delle strutture superficiali, include l'irradiazione laser pulsata ultraveloce. I ricercatori del Singapore Institute of Manufacturing Technology hanno dimostrato che questa irradiazione crea un modello di nanospike sulla superficie del silicio che riduce il riflesso della luce dalla superficie. Sarà quindi assorbita più luce.
Nuovi processi che creano superfici nanostrutturate stanno migliorando sostanzialmente l'efficienza delle celle solari. Con costi di produzione inferiori in futuro, l'interesse per gli investimenti nelle celle solari potrebbe aumentare in modo impressionante.
