Een uitvinding uit 2011 gemaakt door de onderzoekers van Aalto University is van concept naar realiteit gegaan. Slechts een paar jaar geleden behaalden de onderzoekers het recordrendement van 22% in het laboratorium voor nanogestructureerde zonnecellen met behulp van atomaire laagafzetting, en nu met de hulp van industriële partners en gezamenlijke Europese samenwerking, de eerste prototypemodules zijn vervaardigd op een industriële productielijn.

"Onze timing had niet beter kunnen zijn" prof. Hele Savin, die het onderzoek leidde, was blij om te vertellen. Inderdaad, 2018 wordt gewoonlijk het "Jaar van Black Silicon" genoemd vanwege de snelle expansie in de fotovoltaïsche (PV) -industrie. Het heeft het gebruik van diamantdraadzagen in multikristallijn silicium mogelijk gemaakt, wat de kosten en de impact op het milieu vermindert. Echter, er is nog veel ruimte voor verbetering, want het huidige zwarte silicium dat in de industrie wordt gebruikt, bestaat uit ondiepe nanostructuren die leiden tot suboptimale optische eigenschappen en vereist een aparte antireflectiecoating.

De aanpak van Aalto bestaat uit het gebruik van diepe naaldachtige nanostructuren om een ​​optisch perfect oppervlak te maken dat de noodzaak voor antireflectiecoatings overbodig maakt. Hun industriële productie, echter, was geen gemakkelijke opgave. "We waren bang dat zo'n fragiele structuur de massaproductie in meerdere stappen niet zou overleven, vanwege ruwe behandeling door robots of modulelaminering."

Gelukkig bleken de zorgen geen probleem te zijn. De cellen en modules waren echt zwart toen ze uit productie kwamen en vertoonden geen tekenen van schade. De beste module was het produceren van energie met een rendement van meer dan 20%. Naast uitstekende optische eigenschappen, de onderzoekers waren positief verrast dat hun zwarte cellen extra onverwachte voordelen hadden, zoals een hoge tolerantie voor onzuiverheden en een veel betere stabiliteit op lange termijn in vergelijking met de standaard referentiecellen in de industrie.

Hoe duur is zwarte siliciumtechnologie? "Vragen met betrekking tot techno-economische analyse zijn altijd moeilijk, vooral voor materiaalwetenschappers zoals wij. Gelukkig, we kregen hulp van mensen met gerelateerde expertise." Savin antwoordt. De projectpartners verstrekten gegevens aan prof. Joshua Pearce van de Michigan Tech University, waarvan de voorlopige berekeningen aangeven dat hoewel diepe nanostructuren duur zijn om te fabriceren, de hogere prestaties van het eindproduct kunnen de totale kosten compenseren, bijv. door een lager aantal processtappen.