Tunnfilms solceller av kristallint kisel är billiga och uppnår effektivitet på cirka 14 procent. Dock, de kunde göra det ännu bättre om deras blanka ytor reflekterade mindre ljus. Ett team som leds av prof. Christiane Becker från Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) har nu patenterat en sofistikerad ny lösning på detta problem

"Det räcker inte med att få in mer ljus i cellen, "säger Becker. Sådana ytstrukturer kan till och med minska effektiviteten genom att försämra materialets elektroniska egenskaper.

Tanken att David Eisenhauer arbetade fram som en del av sin doktorsexamen i Beckers team låter ganska enkel, men det kräver ett helt nytt tillvägagångssätt:att producera en struktur som beter sig "optiskt grov" och sprider ljuset, men ger samtidigt en "slät" yta på vilken kiselskiktet (det viktigaste skiktet i solcellen) kan växa med praktiskt taget inga defekter.

Proceduren består av flera steg:först, forskarna präglar en optimerad nanostruktur på ett fortfarande flytande kiseloxidprekursorlager som sedan härdas med UV -ljus och värme. Detta skapar små, regelbundet arrangerade cylindriska höjder som är idealiska för att fånga ljus. Dock, det absorberande skiktet av kristallint kisel kan inte växa felfritt på denna grova yta, så dessa strukturer har en ogynnsam effekt på solcellens kvalitet. För att lösa denna konflikt, ett mycket tunt lager av titanoxid centrifugeras ovanpå nanostrukturen för att producera en relativt slät yta på vilken det faktiska absorberingsmaterialet kan deponeras och kristalliseras.

Beläggningen har det beskrivande namnet "SMART" för slät antireflekterande tredimensionell struktur. Det minskar reflektioner och ger mer ljus in i det absorberande skiktet utan att försämra dess elektroniska egenskaper. Förfarandet är nu patenterat.

Christiane Becker leder en Young Investigator Group på HZB som finansieras av BMBF under NanoMatFutur -programmet. Som en del av BerOSE Joint Lab, hon arbetar nära Zuse Institute för att använda datasimuleringar för att förstå effekterna av nanostrukturering på materialegenskaper.