(Phys.org) -- Una delle maggiori sfide che l'industria fotovoltaica al silicio deve affrontare è realizzare celle solari che siano economicamente sostenibili. Per raggiungere questo obiettivo, il costo del modulo, che attualmente è di circa $ 1/watt, deve essere ridotto a solo la metà. Gran parte di questo costo deriva dal materiale in silicio e dai costosi processi di fabbricazione spesso utilizzati. In un nuovo studio, un team di scienziati e ingegneri ha dimostrato che una cella solare ibrida ricoperta di nanoconi di silicio e un polimero organico conduttivo può affrontare entrambe le aree di riduzione dei costi fornendo prestazioni eccellenti.

I ricercatori, guidato dal professor Yi Cui e dal professor Michael D. McGehee della Stanford University, hanno pubblicato il loro studio in un recente numero di Nano lettere .

L'uso della strutturazione su nanoscala da parte delle celle solari ibride presenta due vantaggi:migliora l'assorbimento della luce e riduce la quantità di materiale di silicio necessaria. La precedente testurizzazione su nanoscala delle celle solari ha coinvolto nanofili, nanodomi, e altre strutture. Qui, i ricercatori hanno scoperto che una struttura a nanocono con un rapporto d'aspetto (altezza/diametro di un nanocono) di circa uno fornisce una forma ottimale per il miglioramento dell'assorbimento della luce perché consente sia una buona antiriflesso (per lunghezze d'onda corte) che diffusione della luce (per lunghezze d'onda lunghe ).

Nei progetti precedenti che utilizzavano testurizzazione su nanoscala, lo spazio tra le strutture è stato normalmente troppo piccolo per essere riempito con polimero, quindi è necessario un secondo strato completo. Ma la struttura a nanocono affusolata qui dimostrata consente di rivestire il polimero negli spazi aperti, eliminando la necessità di altri materiali. Formando questa struttura ibrida nanocono/polimero con un semplice, metodo a bassa temperatura, si riducono anche i costi di lavorazione.

Dopo aver testato la cella solare e apportato alcuni miglioramenti, i ricercatori hanno prodotto un dispositivo con un'efficienza dell'11,1%, che è il più alto tra le celle solari ibride silicio/organiche fino ad oggi. Inoltre, la densità di corrente di cortocircuito, che indica la massima corrente che la cella solare può generare, è solo leggermente inferiore al record mondiale per una cella solare in silicio monocristallino, e molto vicino al limite teorico.

Grazie alle buone prestazioni e alla lavorazione poco costosa delle celle solari ibride di silicio nanocone-polimero, i ricercatori prevedono che un giorno potrebbero essere utilizzati come dispositivi fotovoltaici economicamente sostenibili.

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