En uppfinning från 2011 gjord av Aalto-universitetets forskare har gått från idé till verklighet. För bara några år sedan uppnådde forskarna rekordeffektiviteten på 22% i laboratoriet för nanostrukturerade solceller med hjälp av atomlager, och nu med hjälp av industriella partners och gemensamt europeiskt samarbete, de första prototypmodulerna har tillverkats på en industriell produktionslinje.

"Vår timing kunde inte ha varit bättre" prof. Hele Savin, som ledde forskningen, berättade gärna. Verkligen, 2018 kallas vanligtvis för "Year of Black Silicon" på grund av dess snabba expansion inom solcellsindustrin (PV). Det har möjliggjort användningen av diamanttrådssågning i multikristallint kisel, vilket minskar kostnader och miljöpåverkan. Dock, det finns fortfarande gott om utrymme för förbättringar eftersom det nuvarande svarta kislet som används i industrin består av grunda nanostrukturer som leder till suboptimala optiska egenskaper och kräver en separat antireflexbeläggning.

Aaltos tillvägagångssätt består av att använda djupa nålliknande nanostrukturer för att skapa en optiskt perfekt yta som eliminerar behovet av antireflexbeläggningar. Deras industriella produktion, dock, var ingen lätt uppgift. "Vi var oroliga att en så ömtålig struktur inte skulle överleva massproduktionen i flera steg, på grund av grov hantering av robotar eller modullaminering."

Lyckligtvis visade sig oron inte vara ett problem. Cellerna och modulerna var verkligen svarta när de kom ut från produktionen och hade inga tecken på skador. Den bästa modulen var att producera energi med mer än 20% effektivitet. Förutom utmärkta optiska egenskaper, forskarna var positivt överraskade över att deras svarta celler hade ytterligare oväntade fördelar som en hög tolerans mot föroreningar och mycket bättre långsiktig stabilitet jämfört med industristandardreferenscellerna.

Hur dyr är svart kiselteknik? "Frågor relaterade till teknisk-ekonomisk analys är alltid svåra, speciellt för materialvetare som oss. Lyckligtvis, vi fick hjälp av personer med relaterad expertis." svarar Savin. Projektpartnerna lämnade data till prof. Joshua Pearce vid Michigan Tech University, vars preliminära beräkningar indikerar att även om djupa nanostrukturer är dyra att tillverka, den högre prestandan hos slutprodukten kan balansera ut de totala kostnaderna, t.ex. på grund av en lägre mängd processsteg.