Les cellules solaires à couche mince en silicium cristallin sont peu coûteuses et atteignent des rendements d'environ 14 %. Cependant, ils pourraient faire encore mieux si leurs surfaces brillantes réfléchissaient moins de lumière. Une équipe dirigée par le professeur Christiane Becker du Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) a maintenant breveté une nouvelle solution sophistiquée à ce problème

"Il ne suffit pas simplement d'apporter plus de lumière dans la cellule, " dit Becker. De telles structures de surface peuvent même en fin de compte réduire l'efficacité en altérant les propriétés électroniques du matériau.

L'idée que David Eisenhauer a élaborée dans le cadre de son doctorat dans l'équipe de Becker semble assez simple, mais cela nécessite une approche complètement nouvelle :produire une structure qui se comporte « optiquement rugueuse » et diffuse la lumière, mais fournit en même temps une surface "lisse" sur laquelle la couche de silicium (la couche la plus importante de la cellule solaire) peut croître avec pratiquement aucun défaut.

La procédure comprend plusieurs étapes :tout d'abord, les chercheurs impriment une nanostructure optimisée sur une couche précurseur d'oxyde de silicium encore liquide qui est ensuite durcie à la lumière UV et à la chaleur. Cela crée de minuscules, des élévations cylindriques régulièrement disposées qui sont idéales pour capturer la lumière. Cependant, la couche absorbante de silicium cristallin ne peut pas croître parfaitement sur cette surface rugueuse, ces structures ont donc un effet défavorable sur la qualité de la cellule solaire. Afin de résoudre ce conflit, une très fine couche d'oxyde de titane est déposée par centrifugation sur la nanostructure afin de produire une surface relativement lisse sur laquelle le matériau absorbant réel peut être déposé et cristallisé.

Le revêtement porte le nom descriptif "SMART" pour une texture tridimensionnelle antireflet lisse. Il réduit les reflets et apporte plus de lumière dans la couche absorbante sans altérer ses propriétés électroniques. Le procédé est maintenant breveté.

Christiane Becker dirige un groupe de jeunes chercheurs au HZB financé par le BMBF dans le cadre du programme NanoMatFutur. Dans le cadre du laboratoire commun BerOSE, elle travaille en étroite collaboration avec le Zuse Institute pour utiliser des simulations informatiques pour comprendre les effets de la nanostructuration sur les propriétés des matériaux.