Sagrario Domínguez-Fernández, een telecommunicatie-ingenieur, is erin geslaagd de lichtabsorptie in silicium te verhogen door middel van nanostructuren die op fotovoltaïsche cellen zijn geëtst. Dit verhoogt de efficiëntie die wordt verkregen in deze elektronische apparaten die van dit element zijn gemaakt en die zonne-energie omzetten in elektriciteit.

"Meer dan 30 procent van het zonlicht dat op een siliciumoppervlak valt, wordt gereflecteerd, wat betekent dat het niet kan worden gebruikt in de foto-elektrische conversie, ", legt Sagrario Domínguez uit. "Omdat de nanostructuren op het oppervlak van een materiaal afmetingen hebben in het lichtgolflengtebereik, ze interfereren op een bepaalde manier met het oppervlak en zorgen ervoor dat de hoeveelheid gereflecteerd licht kan worden gewijzigd."

Sagrario Domínguez ontwierp en optimaliseerde structuren op nanometrische schaal "om te proberen er een te vinden die de reflectie [het vermogen van een oppervlak om licht te reflecteren] van het silicium in het golflengtebereik waarin zonnecellen functioneren, zou minimaliseren." In hun productieproces, ze nam haar toevlucht tot wat bekend staat als laserinterferentielithografie, die bestaat uit het toepassen van laserstraling op een fotogevoelig materiaal om structuren op nanometrische schaal te creëren. specifiek, ze gebruikte gepolijste siliciumwafels waaraan ze de vorm van een cilindrische pilaar gaf en kreeg een 77 procent reductie in de reflectie van dit element.

Sagrario Domínguez ging vervolgens verder met het aanpassen van de productieprocessen om de nanostructuren te produceren op de siliciumsubstraten die in commerciële zonnecellen worden gebruikt. "Deze substraten hebben afmetingen en een oppervlakteruwheid waardoor ze, 'a priori', ongeschikt voor laserinterferentielithografieprocessen, ’ merkte de onderzoeker op.

Na de moeilijkheden te hebben overwonnen, ze integreerde nanostructuren op zonnecellen volgens de standaardprocessen van de fotovoltaïsche industrie. "Volgens de literatuur dit is de eerste keer dat het mogelijk is om periodieke nanostructuren te vervaardigen; zij zijn degenen die op het oppervlak van een materiaal continu worden herhaald op dit soort substraten, en daarom, de eerste standaard zonnecel met periodieke nanostructuren, ", wees de nieuwe doctoraathouder. Het behaalde rendement is 15,56 procent, wat een veelbelovende waarde is in vergelijking met anderen die in de literatuur zijn opgenomen."

Onderzoek aan het MIT

Vervolgens stuurde ze haar werk naar de fabricage van nanostructuren voor toepassingen op een hogere bandbreedte, zoals sensoren. Ze slaagde erin nanocones te maken met een grote hoogte in vergelijking met de basisdiameter. "Deze structuren worden in de literatuur gepresenteerd als de beste anti-reflectie-oplossing voor de hoge bandbreedte. Het proces om deze structuren te vervaardigen is ingewikkeld en kan worden uitgevoerd dankzij de kennis die is opgedaan in het eerste deel van het proefschrift, " legde Domínguez uit. Ze deed dit deel van het werk aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT), de Amerikaanse universiteit waar ze negen maanden stage liep.

Deze nanoconusstructuren "snijden de 30 procent siliciumreflectie tot waarden onder tussen 4 procent en 0,2 procent, afhankelijk van het golflengtebereik. Dit is de laagste reflectiewaarde die in de literatuur wordt gevonden voor periodieke nanostructuren, ’ concludeerde Domínguez.