Solpaneler har en enorm potential att tillhandahålla prisvärd förnybar energi, men många människor ser traditionella svarta och blå paneler som ett öga. Arkitekter, husägare och stadsplanerare kan vara mer öppna för tekniken om de kunde installera gröna paneler som smälter in i landskapet, röda paneler på hustaken och vita kamouflerade som väggar.

En ny studie publicerad i veckan i Bokstäver i tillämpad fysik tar oss ett steg närmare en framtid med färgglada, effektiva solpaneler. Forskare har utvecklat en metod för att prägla befintliga solpaneler med kiselnanomönster som sprider grönt ljus tillbaka mot en observatör. Panelerna har ett grönt utseende från de flesta vinklar men visar bara en effektminskning på cirka 10 procent på grund av förlusten av absorberat grönt ljus.

"Vissa människor säger" varför skulle du göra solceller mindre effektiva? Men vi kan göra solceller vackra utan att förlora för mycket effektivitet, sa Verena Neder, en forskare vid AMOLF och huvudförfattare till artikeln. "Den nya metoden att ändra färgen på panelerna är inte bara lätt att applicera utan också attraktiv som ett arkitektoniskt designelement och har potential att bredda användningen."

Den mesta forskningen om solceller har fokuserat på att öka effektiviteten och sänka kostnaderna. För närvarande, de solpaneler som säljs till konsumenter kan helst omvandla upp till 22 procent av solens ljus till användbar energi. Färgade solpaneler finns redan på marknaden, men färgämnena och reflekterande beläggningarna som ger dem sin färg minskar effektiviteten avsevärt.

Neder och kollegor skapade sina effektiva, gröna solpaneler genom soft-imprint litografi, som fungerar ungefär som en optisk gummistämpel för att trycka en tät samling kiselnanocylindrar på cellytorna. Varje nanocylinder är cirka 100 nanometer bred och uppvisar en elektromagnetisk resonans som sprider en viss våglängd av ljus. Nanocylinderns geometri avgör vilken våglängd den sprider och kan finjusteras för att ändra färgen på solcellen. Avtrycket minskar solpanelens effektivitet med cirka 2 procent.

"I princip, denna teknik är lätt skalbar för tillverkningsteknik, sa Albert Polman, en vetenskaplig gruppledare på AMOLF och senior författare på tidningen. "Du kan använda en gummistämpel i storleken på en solpanel som i ett steg, kan skriva ut hela panelen full av dessa små, exakt definierade nanopartiklar."

Till skillnad från befintliga färgade solpaneler, nanomönstren ger ett konsekvent utseende från olika vinklar. "Strukturen vi gjorde är inte särskilt känslig för observationsvinkeln, så även om du tittar på det från en vid vinkel, det ser fortfarande grönt ut, sa Neder.

Nanomönstren kan också vara användbara för att göra tandemsolceller, som staplar flera lager, var och en utformad för att absorbera vissa delar av spektrumet, för att uppnå effektivitetsvinster på mer än 30 procent.

Nästa, forskarna designar avtryck för att skapa röda och blå solceller. När de väl behärskar dessa tre färger, ljusets primära färger, de kan skapa vilken färg som helst, potentiellt även vit. "Du måste kombinera olika nanopartiklar, och om de kommer väldigt nära varandra kan de interagera och det kommer att påverka färgen, "Sa Polman. "Att gå till vitt är ett riktigt stort steg."