Des chercheurs du MIT ont développé un nouveau modèle de cellules photovoltaïques et ont ainsi réussi à augmenter fortement la puissance fournie habituellement. Les nouvelles cellules sont composées d'une fine couche de silicium comprise entre une couche anti-reflet sur le dessus, et d'une nouvelle combinaison de multi couches réfléchissantes associée à un réseau de diffraction en dessous. Les résultats obtenus ont montré qu'il était possible d'augmenter jusqu'à 50% le courant de sortie.
Les multicouches déposées sur le dessous de la cellule permettent à la lumière de rebondir plus longtemps dans la couche fine de silicium, lui donnant ainsi suffisamment de temps pour transmettre son énergie à la structure et produire un courant électrique. Selon Peter Bermel un chercheur du laboratoire d'électronique du MIT (MIT's Research Laboratory of Electronics): "Sans ce revêtement, la lumière sortirait directement dans l'air, en dehors de la structure". Toujours selon Bermel "Il est primordial d'assurer que tout rayon qui entre dans la couche parcours un long trajet dans le silicium. Le problème est de connaître la distance minimale parcourue par la lumière dans le silicium avant qu'il y ait une forte probabilité qu'elle soit absorbée" de façon à produire un courant électrique.
L'équipe a débuté son étude en lançant des milliers de simulations informatiques, jouant sur plusieurs paramètres comme l'espace entre les lignes du réseau de diffraction, l'épaisseur de silicium, le nombre de multicouches de réflexion déposé sur la surface du dessous. Ceci afin d'optimiser l'efficacité du modèle. Selon le Prof. Lionel Kimerling, le rofesseur en sciences des matériaux qui dirige le projet "les résultats simulés sont nettement meilleurs que n'importe qu'elle autre structure. Ainsi pour une fine pellicule de 2 micromètres de silicium, une augmentation d'efficacité de 50% a été mesurée lors de la conversion des rayons solaires en électricité". "Les expériences ont confirmé les prévisions, et les résultats obtenus ont déclenché un considérable intérêt industriel. Si le marché du solaire reste fort, une mise sur le marché dans les 3 ans est possible". Une publication de leur découverte est par ailleurs prévue dans le journal "Applied Physics Letters".
Le potentiel de commercialisation est grand car les substrats de silicium cristallin de haute qualité utilisés dans les cellules solaires habituelles représentent près de la moitié de leur coût. Dans cette nouvelle version ce type de silicium représente une part très faible (environ 1%) de la composition de la cellule. De l'avis de Bermel, grâce à ces recherches le solaire deviendrait une énergie compétitive sur le réseau électrique.
Le projet a été financé par plusieurs partenaires: la chaire Thomas Lord en science et ingénierie des matériaux, l'initiative MIST du MIT, le programme de la NSF consacré aux sciences et l'ingénierie des matériaux of the NSF et la recherche militaire (Army Research Office).
