Sagrario Domínguez-Fernández, um engenheiro de telecomunicações, conseguiu aumentar a absorção de luz no silício por meio de nanoestruturas gravadas em células fotovoltaicas. Isso aumenta a eficiência obtida nesses dispositivos eletrônicos que são feitos desse elemento e que transformam a energia solar em eletricidade.

"Mais de 30 por cento da luz do sol que atinge a superfície de silício é refletida, o que significa que não pode ser usado na conversão fotoelétrica, "explicou Sagrario Domínguez." Porque as nanoestruturas na superfície de um material têm dimensões na faixa de comprimento de onda da luz, eles interferem com a superfície de uma maneira particular e permitem que a quantidade de luz refletida seja modificada. "

Sagrario Domínguez projetou e otimizou estruturas em escala nanométrica "para tentar encontrar uma que minimizasse a refletância [capacidade de uma superfície de refletir a luz] do silício na faixa de comprimento de onda em que funcionam as células solares". Em seu processo de fabricação, ela recorreu ao que é conhecido como litografia de interferência a laser, que consiste em aplicar radiação laser a um material fotossensível para criar estruturas em escala nanométrica. Especificamente, ela usou bolachas de silício polidas às quais deu a forma de pilar cilíndrico e obteve uma redução de 77 por cento na refletância desse elemento.

Sagrario Domínguez passou então a modificar os processos de fabricação para produzir as nanoestruturas nos substratos de silício usados ​​nas células solares comerciais. "Esses substratos têm dimensões e uma rugosidade superficial que os torna, 'a priori', inadequado para processos de litografia de interferência a laser, "apontou o pesquisador.

Tendo superado as dificuldades, ela incorporou nanoestruturas em células solares seguindo os processos padrão da indústria fotovoltaica. "De acordo com a literatura, é a primeira vez que é possível fabricar nanoestruturas periódicas; são aqueles que na superfície de um material se repetem continuamente em substratos deste tipo, e portanto, a primeira célula solar padrão com nanoestruturas periódicas, apontou o novo doutorando. A eficiência obtida é de 15,56 por cento, que é um valor muito promissor quando comparado com outros incluídos na literatura. "

Pesquisa no MIT

Ela então direcionou seu trabalho para a fabricação de nanoestruturas para aplicações em uma largura de banda maior, como sensores. Ela conseguiu criar nanocones de grande altura em comparação com o diâmetro da base. “Essas estruturas são apresentadas na literatura como a melhor solução anti-reflexo em alta largura de banda. O processo de fabricação dessas estruturas é complicado e pôde ser realizado graças aos conhecimentos adquiridos na primeira parte da tese, "explicou Domínguez. Ela fez esta parte do trabalho no Massachusetts Institute of Technology (MIT), a universidade americana onde fez um estágio de nove meses.

Essas estruturas de nanocone "cortam a refletância de silício de 30 por cento para valores abaixo entre 4 por cento e 0,2 por cento, dependendo da faixa de comprimento de onda. Este é o menor valor de refletância encontrado na literatura para nanoestruturas periódicas, "concluiu Domínguez.