Imec, junto con sus socios del proyecto, han cooperado dentro de un proyecto PRIMA del Séptimo Programa Marco de la UE (7PM) para mejorar tanto la eficiencia como el coste de las células solares. En particular, han trabajado en una estrategia de captura de luz utilizando nanoestructuras metálicas que permiten que los plasmones aumenten la absorción dentro de la estructura de la célula solar.

Los metales nanoestructurados pueden absorber e intensificar la luz en longitudes de onda específicas. Este fenómeno, llamados plasmónicos, tiene muchas aplicaciones prometedoras:puede explotarse para transmitir señales ópticas a través de interconexiones nanométricas en chips, en nanopartículas que reconocen e interactúan con biomoléculas, o en celdas solares, para aumentar la absorción de luz en el material fotoactivo de la célula, allanando el camino hacia una generación de energía más delgada y, por lo tanto, menos costosa. Durante el transcurso del proyecto europeo PRIMA FP7, imec y sus socios del proyecto Imperial College (Londres, REINO UNIDO), Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia), Photovoltech (Bélgica), Quantasol (Reino Unido), AZUR SPACE Solar Power (Alemania), y la Universidad Nacional de Australia (Australia) adquirieron conocimientos esenciales sobre el uso de nanopartículas metálicas para mejorar la eficiencia de las células solares.

Uno de los logros del proyecto fue el desarrollo y demostración de un método para fabricar células solares orgánicas con un electrodo trasero de plata nanoestructurada plasmónica (Ag) utilizando litografía coloidal con máscara de agujero (HCL). Este bajo costo, La técnica de abajo hacia arriba y extremadamente versátil demostró ser compatible con los frágiles semiconductores orgánicos ubicados debajo. La introducción de un electrodo trasero de Ag nanoestructurado plasmónico resultó en una mejora de la eficiencia de más del doble en la cola de absorción.

Con respecto a las células solares basadas en obleas, como las basadas en silicio, Nuestros resultados indican que para mejorar la eficiencia de las células solares, Las estructuras plasmónicas deben integrarse en la parte posterior de las células solares, y no en el anverso. Los nanodiscos de agricultura en el revestimiento antirreflectante dieléctrico (ARC) del lado frontal de las células solares a base de silicio dieron como resultado una mejor absorción de la luz pero ningún aumento de la eficiencia. debido a la absorción de parásitos en las nanopartículas y las interferencias destructivas.

Se desarrolló una herramienta de simulación 3D, Modelar con precisión las características ópticas y eléctricas de los dispositivos de células solares basados ​​en semiconductores inorgánicos que incorporan nanoestructuras plasmónicas. El modelo indicó que las nanopartículas de oro o plata pueden mejorar la eficiencia de las células solares en ciertas longitudes de onda. mientras que en otras longitudes de onda, el rendimiento de la célula solar se degrada. Nanoestructuras de aluminio, por otra parte, puede mejorar la eficiencia en toda la región espectral relevante de una célula solar debido a su absorción de luz intrínsecamente baja y fuerte dispersión. Esto se ha demostrado experimentalmente en células solares de GaAs, pero también se puede generalizar a las células de silicio.