Sagrario Dominguez-Fernandez, un ingegnere delle telecomunicazioni, è riuscita ad aumentare l'assorbimento della luce nel silicio mediante nanostrutture incise su celle fotovoltaiche. Ciò aumenta l'efficienza ottenuta in questi dispositivi elettronici che sono fatti di questo elemento e che trasformano l'energia solare in energia elettrica.

"Oltre il 30 percento della luce solare che colpisce una superficie di silicio viene riflesso, il che significa che non può essere utilizzato nella conversione fotoelettrica, " ha spiegato Sagrario Domínguez. "Poiché le nanostrutture sulla superficie di un materiale hanno dimensioni nell'intervallo di lunghezze d'onda della luce, interferiscono in modo particolare con la superficie e consentono di modificare la quantità di luce riflessa."

Sagrario Domínguez ha progettato e ottimizzato strutture su scala nanometrica "per cercare di trovarne una che minimizzi la riflettanza [capacità di una superficie di riflettere la luce] del silicio nell'intervallo di lunghezze d'onda in cui funzionano le celle solari". Nel loro processo di fabbricazione, ha fatto ricorso alla cosiddetta litografia ad interferenza laser che consiste nell'applicare radiazione laser a un materiale fotosensibile per creare strutture su scala nanometrica. Nello specifico, ha utilizzato wafer di silicio lucido a cui ha dato la forma di un pilastro cilindrico e ha ottenuto una riduzione del 77% della riflettanza di questo elemento.

Sagrario Domínguez ha poi modificato i processi di fabbricazione per produrre le nanostrutture sui substrati di silicio utilizzati nelle celle solari commerciali. "Questi supporti hanno dimensioni e una rugosità superficiale che li rende, 'a priori', inadatto ai processi di litografia ad interferenza laser, " ha sottolineato il ricercatore.

Superate le difficoltà, ha incorporato nanostrutture su celle solari seguendo i processi standard dell'industria fotovoltaica. "Secondo la letteratura, questa è la prima volta che è stato possibile produrre nanostrutture periodiche; sono quelli che sulla superficie di un materiale si ripetono continuamente su substrati di questo tipo, e quindi, la prima cella solare standard con nanostrutture periodiche, " ha sottolineato il nuovo titolare del dottorato. L'efficienza ottenuta è del 15,56 per cento, che è un valore molto promettente se confrontato con altri inclusi in letteratura."

Ricerca al MIT

Ha poi continuato a dirigere il suo lavoro verso la produzione di nanostrutture per applicazioni su una larghezza di banda più elevata, come i sensori. Riuscì a creare nanoconi di grande altezza rispetto al diametro di base. "Queste strutture sono presentate in letteratura come la migliore soluzione antiriflesso sull'elevata larghezza di banda. Il processo per fabbricare queste strutture è complicato e potrebbe essere effettuato grazie alle conoscenze acquisite nella prima parte della tesi, " ha spiegato Domínguez. Ha svolto questa parte del lavoro presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT), l'università americana dove ha svolto uno stage di nove mesi.

Queste strutture a nanocono "riducono la riflettanza del silicio del 30% a valori inferiori tra il 4% e lo 0,2% a seconda dell'intervallo di lunghezze d'onda. Questo è il valore di riflettanza più basso trovato in letteratura per le nanostrutture periodiche, " ha concluso Dominguez.