Att fånga och manipulera ljus i nanoskala är en nyckelfaktor för att bygga högeffektiva solceller. Forskare inom 3-D Photovoltaics-gruppen har nyligen presenterat en lovande ny design. Deras simuleringar visar att vertikalt staplade nanotrådar ovanpå ultratunna kiselfilmer minskar den totala mängden material som behövs med 90 procent samtidigt som effektiviteten hos solcellen ökar. Dessa lovande simuleringsresultat är ett viktigt steg mot nästa generations solceller. Resultaten publicerades den 23 maj i Optik Express .

En strategi för att minska kostnaden och styvheten för solceller är att kombinera ultratunna fotovoltaiska kiselfilmer med halvledarsolceller från nanotrådar. Den mekaniska flexibiliteten och elasticiteten hos mikrometertunna celler gör dem väl lämpade att applicera på krökta ytor.

Tanken är att optiskt koppla de två materialen staplade ovanpå varandra som en tandemcell:en galliumarsenid (GaAs) nanotrådarray ovanpå en ultratunn kiselfilm (2um tjock). GaAs vertikala nanotrådar är välkända halvledarkomponenter i fotovoltaiska applikationer. Tidigare experimentell forskning inom 3D-fotovoltaikgruppen visade att sådana nanotrådar kan absorbera ljus 10 till 100 gånger deras geometriska tvärsnitt. Kisel, det andra materialet i tandemcellen, är en mycket önskvärd komponent tack vare den mogna förståelsen för dess optiska och elektroniska egenskaper samt dess allmänt tillgängliga tillverkningsteknologier. Den utmaning som forskare vanligtvis möter när de försöker nedskala kisel till några mikrometers tjocklek är att det äventyrar solcellens prestanda på grund av dålig absorption av infrarött ljus. Ljushanteringsstrategier behövs därför för att kompensera. Forskargruppen bestämde sig för att lägga vertikalt stående nanotrådar ovanpå kiselfilm och därigenom göra den upp till fyra gånger effektivare för att fånga infrarött ljus i kiselbottencellen.