Capturar y manipular la luz a nanoescala es un factor clave para construir células solares de alta eficiencia. Investigadores del grupo 3-D Photovoltaics han presentado recientemente un nuevo diseño prometedor. Sus simulaciones muestran que los nanocables apilados verticalmente sobre películas de silicio ultrafinas reducen la cantidad total de material necesario en un 90 por ciento al tiempo que aumentan la eficiencia de la célula solar. Estos prometedores resultados de simulación son un paso importante hacia las células solares de próxima generación. Los resultados han sido publicados el 23 de mayo en Óptica Express .

Una estrategia para reducir el costo y la rigidez de la energía fotovoltaica es combinar películas fotovoltaicas de silicio ultradelgadas con células solares de nanocables semiconductores. La flexibilidad mecánica y la resistencia de las células micrométricas delgadas las hacen muy adecuadas para aplicarse en superficies curvas.

La idea es acoplar ópticamente los dos materiales apilados uno encima del otro como una celda en tándem:una matriz de nanocables de arseniuro de galio (GaAs) encima de una película de silicio ultrafina (2um de espesor). Los nanocables verticales de GaAs son componentes semiconductores bien conocidos en aplicaciones fotovoltaicas. Una investigación experimental anterior en el grupo de energía fotovoltaica 3D mostró que tales nanocables son capaces de absorber luz de 10 a 100 veces su sección transversal geométrica. Silicio, el segundo material en la celda tándem, es un componente muy deseable gracias a la comprensión madura de sus propiedades ópticas y electrónicas, así como a sus tecnologías de fabricación ampliamente disponibles. El desafío que los investigadores suelen encontrar cuando intentan reducir la escala del silicio a unos pocos micrómetros de espesor es que compromete el rendimiento de la célula solar debido a la mala absorción de la luz infrarroja. Por lo tanto, se necesitan estrategias de gestión de la luz para compensar. El equipo de investigación decidió agregar nanocables verticales en la parte superior de la película de silicio y, por lo tanto, hacerlo hasta cuatro veces más eficiente para atrapar la luz infrarroja en la celda inferior de silicio.