Le celle solari a film sottile in silicio cristallino sono economiche e raggiungono un'efficienza di circa il 14%. Però, potrebbero fare ancora meglio se le loro superfici lucide riflettessero meno luce. Un team guidato dalla prof.ssa Christiane Becker dell'Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ha ora brevettato una nuova sofisticata soluzione a questo problema

"Non basta semplicemente portare più luce nella cellula, " afferma Becker. Tali strutture superficiali possono anche ridurre l'efficienza, alterando le proprietà elettroniche del materiale.

L'idea che David Eisenhauer ha elaborato come parte del suo dottorato nel team di Becker sembra abbastanza semplice, ma richiede un approccio completamente nuovo:produrre una struttura che si comporti "otticamente ruvida" e diffonda la luce, ma allo stesso tempo fornisce una superficie "liscia" su cui lo strato di silicio (lo strato più importante della cella solare) può crescere praticamente senza difetti.

La procedura si compone di diversi passaggi:in primo luogo, i ricercatori imprimono una nanostruttura ottimizzata su uno strato precursore di ossido di silicio ancora liquido che viene poi polimerizzato con luce UV e calore. Questo crea piccoli, rilievi cilindrici disposti regolarmente che sono ideali per catturare la luce. Però, lo strato assorbente di silicio cristallino non può crescere perfettamente su questa superficie ruvida, quindi queste strutture hanno un effetto sfavorevole sulla qualità della cella solare. Per risolvere questo conflitto, uno strato molto sottile di ossido di titanio viene rivestito per rotazione sopra la nanostruttura per produrre una superficie relativamente liscia su cui il materiale assorbente vero e proprio può essere depositato e cristallizzato.

Il rivestimento ha il nome descrittivo "SMART" per una texture tridimensionale liscia antiriflesso. Riduce i riflessi e porta più luce nello strato assorbente senza alterarne le proprietà elettroniche. La procedura è ora brevettata.

Christiane Becker è a capo di un gruppo di giovani ricercatori presso l'HZB finanziato dal BMBF nell'ambito del programma NanoMatFutur. Nell'ambito del BerOSE Joint Lab, lavora a stretto contatto con lo Zuse Institute per utilizzare simulazioni al computer per comprendere gli effetti della nanostrutturazione sulle proprietà dei materiali.