Dunne-film zonnecellen gemaakt van kristallijn silicium zijn goedkoop en halen een rendement van ongeveer 14 procent. Echter, ze zouden het nog beter kunnen doen als hun glanzende oppervlakken minder licht weerkaatsen. Een team onder leiding van Prof. Christiane Becker van het Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) heeft nu een geavanceerde nieuwe oplossing voor dit probleem gepatenteerd

"Het is niet voldoende om simpelweg meer licht in de cel te brengen, ", zegt Becker. Dergelijke oppervlaktestructuren kunnen uiteindelijk zelfs de efficiëntie verminderen door de elektronische eigenschappen van het materiaal aan te tasten.

Het idee dat David Eisenhauer heeft uitgewerkt als onderdeel van zijn doctoraat in het team van Becker klinkt vrij eenvoudig, maar het vereist een geheel nieuwe benadering:om een ​​structuur te produceren die zich "optisch ruw" gedraagt ​​en het licht verstrooit, maar zorgt tegelijkertijd voor een "glad" oppervlak waarop de siliciumlaag (de belangrijkste laag van de zonnecel) vrijwel zonder gebreken kan groeien.

De procedure bestaat uit verschillende stappen:eerst, de onderzoekers drukken een geoptimaliseerde nanostructuur op een nog vloeibare siliciumoxide-precursorlaag die vervolgens wordt uitgehard met UV-licht en warmte. Hierdoor ontstaan ​​kleine, regelmatig gerangschikte cilindrische verhogingen die ideaal zijn voor het opvangen van licht. Echter, de absorberende laag kristallijn silicium kan niet vlekkeloos groeien op dit ruwe oppervlak, deze structuren hebben dus een ongunstig effect op de kwaliteit van de zonnecel. Om dit conflict op te lossen, een zeer dunne laag titaniumoxide wordt op de nanostructuur gespincoat om een ​​relatief glad oppervlak te produceren waarop het eigenlijke absorberende materiaal kan worden afgezet en gekristalliseerd.

De coating heeft de beschrijvende naam "SMART" voor een gladde, antireflecterende driedimensionale textuur. Het vermindert reflecties en brengt meer licht in de absorberende laag zonder afbreuk te doen aan de elektronische eigenschappen. De procedure is nu gepatenteerd.

Christiane Becker leidt een Young Investigator Group bij de HZB, gefinancierd door de BMBF in het kader van het NanoMatFutur-programma. Als onderdeel van het BerOSE Joint Lab, ze werkt nauw samen met het Zuse Institute om computersimulaties te gebruiken om de effecten van nanostructurering op materiaaleigenschappen te begrijpen.