Come si può esaminare negli esperimenti la luce catturata in una cella solare? Gli scienziati di Jülich sono riusciti a osservare direttamente la propagazione della luce all'interno di una cella solare utilizzando un trucco. I ricercatori del fotovoltaico stanno lavorando su nanostrutture periodiche che catturano in modo efficiente una porzione di luce solare che normalmente è solo scarsamente assorbita.

Fino a poco tempo fa, l'intrappolamento della luce all'interno di celle solari periodicamente nanostrutturate potrebbe essere analizzato solo con metodi indiretti, poiché la luce catturata non è visibile dall'esterno della cella solare. Però, l'effetto tunnel meccanico quantistico della luce consente di seguirlo se un componente che conduce la luce viene portato molto vicino alla superficie della cellula. Attraverso l'uso di una punta in fibra di vetro, i ricercatori sono stati in grado di misurare la quantità di luce che era stata effettivamente catturata nella cella solare utilizzando un metodo chiamato microscopia ottica a campo vicino.

L'intrappolamento della luce svolge un ruolo particolarmente importante nell'ottimizzazione delle celle solari a film sottile. Queste celle solari sono più facili da produrre e richiedono meno materiale rispetto alle celle solari cristalline convenzionali, ma non sono ancora così efficienti. Lo strato in cui avviene la conversione dell'energia è spesso solo circa un millesimo di millimetro. Perciò, le lunghezze d'onda più lunghe nella regione dell'infrarosso vengono assorbite male solo quando la cella è esposta alla luce solare diretta.

Gli strati di interfaccia periodicamente nanomodellati consentono un migliore assorbimento della luce incidente. Queste interfacce accoppiano la luce incidente nel sottile strato di silicio. Sulla base del nuovo approccio sperimentale, gli scienziati dell'Istituto di ricerca sull'energia e il clima del Forschungszentrum Jülich hanno dimostrato che esiste un legame diretto tra la natura della nanostruttura, l'assorbimento di specifiche lunghezze d'onda della luce, ed in particolare l'efficienza della cella solare. L'approccio, presentato sulla rivista specializzata Nano lettere (DOI:10.1021/nl503249n), apre anche una serie di nuove possibilità per lo studio dei componenti nano-ottici applicati.