(Phys.org) - I ricercatori della North Carolina State University hanno trovato un modo per creare celle solari a film sottile molto più sottili senza sacrificare la capacità delle celle di assorbire l'energia solare. Rendere le celle più sottili dovrebbe ridurre significativamente i costi di produzione della tecnologia.

"Siamo stati in grado di creare celle solari utilizzando un design a "sandwich su nanoscala" con uno strato "attivo" ultrasottile, "dice il dottor Linyou Cao, un assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State e coautore di un articolo che descrive la ricerca. "Per esempio, abbiamo creato una cella solare con uno strato attivo di silicio amorfo di soli 70 nanometri (nm) di spessore. Questo è un miglioramento significativo, perché le tipiche celle solari a film sottile attualmente in commercio che utilizzano anche silicio amorfo hanno strati attivi tra 300 e 500 nm di spessore." Lo strato "attivo" nelle celle solari a film sottile è lo strato di materiale che assorbe effettivamente l'energia solare per la conversione in elettricità o combustibile chimico.

"La tecnica che abbiamo sviluppato è molto importante perché può essere generalmente applicata a molti altri materiali per celle solari, come il tellururo di cadmio, seleniuro di rame indio gallio, e materiali organici, " aggiunge Cao.

La nuova tecnica si basa in gran parte su processi di produzione convenzionali, ma si traduce in un prodotto finito molto diverso. Il primo passo è creare un motivo sul substrato utilizzando tecniche di litografia standard. Il pattern delinea strutture realizzate in trasparente, materiale dielettrico che misura tra 200 e 300 nm. I ricercatori poi rivestono il substrato e le nanostrutture con uno strato estremamente sottile di materiale attivo, come il silicio amorfo. Questo strato attivo viene poi rivestito con un altro strato di materiale dielettrico.

L'utilizzo di nanostrutture dielettriche al di sotto dello strato attivo crea un film sottile con superfici elevate uniformemente distanziate lungo tutto il film, come le merlature in cima a un castello medievale.

"Un aspetto chiave di questa tecnica è il design del 'sandwich su nanoscala, ' con i materiali attivi nel mezzo di due strati dielettrici. Le nanostrutture agiscono come antenne ottiche molto efficienti, "Cao dice, "concentrando l'energia solare nel materiale attivo. Questa focalizzazione significa che possiamo utilizzare uno strato attivo più sottile senza sacrificare le prestazioni. Nel design convenzionale a film sottile, l'utilizzo di uno strato attivo più sottile ridurrebbe l'efficienza della cella solare".