Hoe kan licht dat in een zonnecel is opgevangen in experimenten worden onderzocht? Wetenschappers van Jülich zijn erin geslaagd om met een truc rechtstreeks naar de voortplanting van licht in een zonnecel te kijken. De fotovoltaïsche onderzoekers werken aan periodieke nanostructuren die efficiënt een deel van het zonlicht opvangen dat normaal gesproken slecht wordt geabsorbeerd.

Tot voor kort, lichtopsluiting binnen periodiek nanogestructureerde zonnecellen kon alleen worden geanalyseerd met behulp van indirecte methoden, omdat gevangen licht niet zichtbaar is van buiten de zonnecel. Echter, het kwantummechanische tunneleffect van licht maakt het mogelijk om het te volgen als een lichtgeleidende component extreem dicht bij het celoppervlak wordt gebracht. Door gebruik te maken van een glasvezeltip, de onderzoekers waren in staat om de hoeveelheid licht te meten die daadwerkelijk in de zonnecel was gevangen met behulp van een methode die optische microscopie in het nabije veld wordt genoemd.

Met name het opvangen van licht speelt een belangrijke rol bij het optimaliseren van dunnefilmzonnecellen. Deze zonnecellen zijn gemakkelijker te vervaardigen en hebben minder materiaal nodig dan conventionele kristallijne zonnecellen, maar ze zijn nog niet zo efficiënt. De laag waarin de energieomzetting plaatsvindt, is slechts ongeveer een duizendste van een millimeter dik. Daarom, langere golflengten in het infrarode gebied worden alleen slecht geabsorbeerd als de cel wordt blootgesteld aan direct zonlicht.

Tussenlagen met periodiek nanopatroon zorgen voor een betere absorptie van het invallende licht. Deze interfaces koppelen invallend licht in de dunne siliciumlaag. Op basis van de nieuwe experimentele benadering, wetenschappers van het Instituut voor Energie- en Klimaatonderzoek van Forschungszentrum Jülich toonden aan dat er een direct verband bestaat tussen de aard van de nanostructuur, de absorptie van specifieke golflengten van licht, en in het bijzonder het rendement van de zonnecel. De aanpak, gepresenteerd in het vaktijdschrift Nano-letters (DOI:10.1021/nl503249n), opent ook een reeks nieuwe mogelijkheden voor het onderzoeken van toegepaste nano-optische componenten.