Capturar e manipular luz em nanoescala é um fator chave para construir células solares de alta eficiência. Pesquisadores do grupo 3-D Fotovoltaicos apresentaram recentemente um novo design promissor. Suas simulações mostram que nanofios empilhados verticalmente em cima de filmes de silício ultrafinos reduzem a quantidade total de material necessário em 90 por cento, aumentando a eficiência da célula solar. Esses resultados de simulação promissores são um passo importante em direção às células solares de próxima geração. Os resultados foram publicados no dia 23 de maio em Optics Express .

Uma estratégia para reduzir o custo e a rigidez da energia fotovoltaica é combinar filmes fotovoltaicos de silício ultrafinos com células solares de nanofios semicondutores. A flexibilidade mecânica e resiliência das células finas do micrômetro as tornam adequadas para aplicação em superfícies curvas.

A ideia é acoplar opticamente os dois materiais empilhados um em cima do outro como uma célula tandem:um arranjo de nanofios de arseneto de gálio (GaAs) em cima de um filme de silício ultrafino (2um de espessura). Nanofios verticais de GaAs são componentes semicondutores bem conhecidos em aplicações fotovoltaicas. Pesquisas experimentais anteriores no grupo fotovoltaico 3-D mostraram que tais nanofios são capazes de absorver luz de 10 a 100 vezes sua seção transversal geométrica. Silício, o segundo material na célula tandem, é um componente altamente desejável graças ao conhecimento maduro de suas propriedades ópticas e eletrônicas, bem como suas tecnologias de fabricação amplamente disponíveis. O desafio que os pesquisadores normalmente encontram ao tentar reduzir o silício para alguns micrômetros de espessura é que ele compromete o desempenho da célula solar devido à má absorção da luz infravermelha. Portanto, estratégias de gerenciamento de luz são necessárias para compensar. A equipe de pesquisa decidiu adicionar nanofios verticalmente em cima do filme de silício e, assim, torná-lo até quatro vezes mais eficiente na captura de luz infravermelha na célula inferior de silício.