Intrappolare la luce con una versione ottica di una galleria sussurrante, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno sviluppato un rivestimento su nanoscala per le celle solari che consente loro di assorbire circa il 20% in più di luce solare rispetto ai dispositivi non rivestiti. Il rivestimento, applicato con una tecnica che potrebbe essere incorporata nella produzione, apre una nuova strada per lo sviluppo a basso costo, celle solari ad alta efficienza con abbondanti, materiali rinnovabili e rispettosi dell'ambiente.

Il rivestimento è costituito da migliaia di minuscole perle di vetro, solo circa un centesimo della larghezza di un capello umano. Quando la luce del sole colpisce il rivestimento, le onde luminose sono guidate attorno alla perlina su scala nanometrica, simile al modo in cui le onde sonore viaggiano intorno a una parete curva come la cupola della Cattedrale di St. Paul a Londra. A tali strutture curve, note come gallerie sussurrate acustiche, una persona in piedi vicino a una parte del muro sente facilmente un debole suono proveniente da qualsiasi altra parte del muro.

Gallerie sussurrate per la luce sono state sviluppate circa un decennio fa, ma i ricercatori hanno esplorato solo di recente il loro uso nei rivestimenti delle celle solari. Nel set sperimentale ideato da un team che comprende Dongheon Ha del NIST e il NanoCenter dell'Università del Maryland, la luce catturata dal rivestimento del nanorisonatore alla fine fuoriesce e viene assorbita da una cella solare sottostante fatta di arseniuro di gallio.

Utilizzando un laser come sorgente di luce per eccitare i singoli nanorisonatori nel rivestimento, il team ha scoperto che le celle solari rivestite hanno assorbito, in media, 20 percento in più di luce visibile rispetto alle cellule nude. Le misurazioni hanno anche rivelato che le celle rivestite hanno prodotto circa il 20% in più di corrente.

Lo studio è il primo a dimostrare l'efficienza dei rivestimenti utilizzando misurazioni di precisione su nanoscala, disse Ha. "Sebbene i calcoli avessero suggerito che i rivestimenti avrebbero migliorato le celle solari, non siamo riusciti a dimostrare che fosse così finché non avessimo sviluppato le tecnologie di misurazione su nanoscala necessarie, " ha osservato.

Questo lavoro è stato descritto in un recente numero di Nanotecnologia di Ha, collaboratore Yohan Yoon del NIST e del NanoCenter del Maryland, e il fisico del NIST Nikolai Zhitenev.

Il team ha anche ideato un rapido, metodo meno costoso per applicare il rivestimento del nanorisonatore. I ricercatori avevano precedentemente rivestito del materiale semiconduttore immergendolo in una vasca della soluzione del nanorisonatore. Il metodo di immersione richiede tempo e riveste entrambi i lati del semiconduttore anche se solo un lato richiede il trattamento.

Nel metodo della squadra, le goccioline della soluzione del nanorisonatore sono poste su un solo lato della cella solare. Un'asta metallica avvolta viene quindi tirata attraverso la cella, diffondendo la soluzione e formando un rivestimento costituito da nanorisonatori ravvicinati. Questa è la prima volta che i ricercatori hanno applicato il metodo dell'asta, utilizzato per più di un secolo per rivestire materiale in un ambiente di fabbrica, ad una cella solare all'arseniuro di gallio.

"Questo è un processo poco costoso ed è compatibile con la produzione di massa, " disse Ha.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione del NIST. Leggi la storia originale qui.