Capturer et manipuler la lumière à l'échelle nanométrique est un facteur clé pour construire des cellules solaires à haut rendement. Des chercheurs du groupe Photovoltaïque 3-D ont récemment présenté une nouvelle conception prometteuse. Leurs simulations montrent que des nanofils empilés verticalement sur des films de silicium ultrafins réduisent la quantité totale de matériau nécessaire de 90 % tout en augmentant l'efficacité de la cellule solaire. Ces résultats de simulation prometteurs sont une étape importante vers les cellules solaires de nouvelle génération. Les résultats ont été publiés le 23 mai dans Optique Express .

Une stratégie pour réduire le coût et la rigidité du photovoltaïque consiste à combiner des films photovoltaïques ultrafins en silicium avec des cellules solaires à nanofils semi-conducteurs. La flexibilité mécanique et la résilience des cellules minces micrométriques les rendent bien adaptées à une application sur des surfaces courbes.

L'idée est de coupler optiquement les deux matériaux empilés l'un sur l'autre en une cellule tandem :un réseau de nanofils d'arséniure de gallium (GaAs) au-dessus d'un film de silicium ultrafin (2um d'épaisseur). Les nanofils verticaux de GaAs sont des composants semi-conducteurs bien connus dans les applications photovoltaïques. Des recherches expérimentales antérieures dans le groupe photovoltaïque 3-D ont montré que ces nanofils sont capables d'absorber la lumière 10 à 100 fois leur section transversale géométrique. Silicium, le deuxième matériau dans la cellule tandem, est un composant hautement souhaitable grâce à la compréhension mature de ses propriétés optiques et électroniques ainsi que de ses technologies de fabrication largement disponibles. Le défi que les chercheurs rencontrent généralement lorsqu'ils tentent de réduire le silicium à quelques micromètres d'épaisseur est qu'il compromet les performances de la cellule solaire en raison d'une mauvaise absorption de la lumière infrarouge. Des stratégies de gestion de la lumière sont donc nécessaires pour compenser. L'équipe de recherche a décidé d'ajouter des nanofils verticaux au-dessus du film de silicium et de le rendre ainsi jusqu'à quatre fois plus efficace pour piéger la lumière infrarouge dans la cellule inférieure en silicium.