(Phys.org) - Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han encontrado una manera de crear células solares de película delgada mucho más delgadas sin sacrificar la capacidad de las células para absorber energía solar. Hacer las celdas más delgadas debería reducir significativamente los costos de fabricación de la tecnología.

"Pudimos crear células solares utilizando un diseño de 'sándwich a nanoescala' con una capa 'activa' ultradelgada, "dice el Dr. Linyou Cao, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en NC State y coautor de un artículo que describe la investigación. "Por ejemplo, Creamos una célula solar con una capa activa de silicio amorfo de solo 70 nanómetros (nm) de espesor. Esta es una mejora significativa, porque las típicas células solares de película fina actualmente en el mercado que también utilizan silicio amorfo tienen capas activas de entre 300 y 500 nm de espesor ". La capa" activa "en las células solares de película fina es la capa de material que realmente absorbe la energía solar para su conversión en electricidad o combustible químico.

"La técnica que hemos desarrollado es muy importante porque generalmente se puede aplicar a muchos otros materiales de células solares, como el telururo de cadmio, seleniuro de cobre, indio, galio, y materiales orgánicos, "Agrega Cao.

La nueva técnica se basa en gran medida en procesos de fabricación convencionales, pero da como resultado un producto final muy diferente. El primer paso es crear un patrón en el sustrato utilizando técnicas de litografía estándar. El patrón describe estructuras hechas de transparente, material dieléctrico que mida entre 200 y 300 nm. Luego, los investigadores recubren el sustrato y las nanoestructuras con una capa extremadamente delgada de material activo, como el silicio amorfo. Esta capa activa se recubre luego con otra capa de material dieléctrico.

El uso de nanoestructuras dieléctricas debajo de la capa activa crea una película delgada con superficies elevadas espaciadas uniformemente a lo largo de la película, como almenas en la parte superior de un castillo medieval.

"Un aspecto clave de esta técnica es el diseño del 'sándwich a nanoescala, 'con los materiales activos en medio de dos capas dieléctricas. Las nanoestructuras actúan como antenas ópticas muy eficientes, "Cao dice, "enfocar la energía solar en el material activo. Este enfoque significa que podemos usar una capa activa más delgada sin sacrificar el rendimiento. En el diseño convencional de película delgada, el uso de una capa activa más delgada afectaría la eficiencia de la célula solar ".