Aumentar la rentabilidad de los dispositivos fotovoltaicos es fundamental para que estas fuentes de energía renovable sean competitivas con los combustibles fósiles tradicionales. Una posibilidad es utilizar células solares híbridas que combinen nanocables de silicio con bajo costo, polímeros fotosensibles. La gran superficie y la naturaleza confinada de los nanocables les permite atrapar cantidades significativas de luz para las operaciones de las células solares. Desafortunadamente, estas delgadas, Las estructuras en forma de aguja son muy frágiles y tienden a pegarse cuando los alambres se vuelven demasiado largos.

Ahora, Los hallazgos de Xincai Wang del Instituto A * STAR de Tecnología de Fabricación de Singapur y compañeros de trabajo de la Universidad Tecnológica de Nanyang podrían cambiar las tornas en los nanocables de silicio al mejorar la fabricación de 'nanoagujeros' de silicio:cavidades estrechas talladas en obleas de silicio que han mejorado la mecánica y Capacidades de captación de luz.

Los nanoagujeros son particularmente efectivos para capturar la luz porque los fotones pueden rebotar muchas veces dentro de estas aberturas hasta que se produce la absorción. Sin embargo, todavía falta una comprensión práctica de cómo fabricar estas pequeñas estructuras. Un problema importante, señala Wang, es el control de las etapas iniciales de la formación de nanoagujeros, un período crucial que a menudo puede inducir defectos en la célula solar.

En lugar de la litografía tradicional que consume mucho tiempo, los investigadores identificaron un rápido Enfoque 'sin máscara' para producir nanoagujeros usando nanopartículas de plata. Primero, depositaron una capa de plata de un nanómetro de espesor sobre una oblea de silicio que endurecieron recociéndola con un láser ultravioleta de ráfaga rápida. La optimización cuidadosa de este procedimiento produjo matrices regulares de nanoesferas de plata en la parte superior de la superficie de silicio, con tamaño de esfera y distribución controlados por las condiciones de recocido láser.

Próximo, el complejo nanoesfera-silicio se sumergió en una solución de peróxido de hidrógeno y ácido fluorhídrico, una mezcla que corroe los átomos de silicio directamente debajo de las nanoesferas catalíticas de plata. La subsiguiente eliminación de las partículas de plata con ácido produjo el resultado final, Superficie de silicio con nanoagujeros (ver imagen).

El equipo analizó la actividad de las células solares de sus interfaces nanoagujeros recubriéndolas con un polímero semiconductor y electrodos metálicos. Sus experimentos revelaron una dependencia notable de la profundidad del nanoagujero:las cavidades de más de un micrómetro mostraron caídas bruscas en la eficiencia de conversión de energía desde un máximo del 8,3 por ciento debido a la dispersión de la luz de las superficies más rugosas y los efectos de mayor resistencia en serie.

"Nuestro sencillo proceso para fabricar dispositivos híbridos de nanoagujeros de silicio puede reducir con éxito los costes de fabricación que obstaculizan la industria de las células solares, "dice Wang". Además, este enfoque se puede transferir fácilmente a películas delgadas de silicio para desarrollar células solares híbridas de polímero de silicio de película delgada con una eficiencia aún mayor ".