(Phys.org) -- Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont trouvé un moyen de créer des cellules solaires à couche mince beaucoup plus minces sans sacrifier la capacité des cellules à absorber l'énergie solaire. L'amincissement des cellules devrait réduire considérablement les coûts de fabrication de la technologie.

« Nous avons pu créer des cellules solaires à l'aide d'une conception « sandwich à l'échelle nanométrique » avec une couche « active » ultra-mince, " dit le Dr Linyou Cao, professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'État de Caroline du Nord et co-auteur d'un article décrivant la recherche. "Par exemple, nous avons créé une cellule solaire avec une couche active de silicium amorphe de seulement 70 nanomètres (nm) d'épaisseur. Il s'agit d'une amélioration significative, car les cellules solaires à couche mince typiques actuellement sur le marché qui utilisent également du silicium amorphe ont des couches actives entre 300 et 500 nm d'épaisseur. en électricité ou en combustible chimique.

"La technique que nous avons développée est très importante car elle peut être généralement appliquée à de nombreux autres matériaux de cellules solaires, comme le tellurure de cadmium, séléniure de cuivre indium gallium, et matières organiques, " ajoute Cao.

La nouvelle technique repose en grande partie sur des procédés de fabrication conventionnels, mais donne un produit fini très différent. La première étape consiste à créer un motif sur le substrat en utilisant des techniques de lithographie standard. Le motif dessine des structures en transparent, matériau diélectrique mesurant entre 200 et 300 nm. Les chercheurs enduisent ensuite le substrat et les nanostructures d'une couche extrêmement fine de matière active, comme le silicium amorphe. Cette couche active est ensuite revêtue d'une autre couche de matériau diélectrique.

L'utilisation de nanostructures diélectriques sous la couche active crée un film mince avec des surfaces surélevées régulièrement espacées tout au long du film, comme des créneaux au sommet d'un château médiéval.

"Un aspect clé de cette technique est la conception du "sandwich à l'échelle nanométrique, ' avec les matériaux actifs au milieu de deux couches diélectriques. Les nanostructures agissent comme des antennes optiques très efficaces, " Cao dit, "focaliser l'énergie solaire dans le matériau actif. Cette focalisation signifie que nous pouvons utiliser une couche active plus fine sans sacrifier les performances. Dans la conception conventionnelle à couche mince, l'utilisation d'une couche active plus fine nuirait à l'efficacité de la cellule solaire.