پژوهشگران دانشگاه ايالتي کاروليناي جنوبي روشي يافته‌اند که با استفاده از آن مي‌توان پيل‌هاي خورشيدي را نازک‌تر توليد کرد بدون اين که کارايي پيل در جذب نور کاهش يابد. با کاهش ضخامت پيل‌ها، هزينه توليد آنها به‌شدت کاهش مي‌يابد.

لينيو کاو، استاديار اين دانشگاه و از نويسندگان مقاله‌اي در اين‌باره مي‌گويد ما موفق شديم با استفاده از طراحي ساندويچي و به‌کارگيري لايه فعال نازک، اين پيل‌هاي خورشيدي را توليد کنيم. ما با استفاده از لايه فعال، سيليکون آمورف به قطر 70 نانومتر پيل خورشيدي توليد کرديم. اين کار يک دستاورد بزرگ به حساب مي‌آيد زيرا پيل‌هاي خورشيدي رايج در بازار داراي لايه نازک فعالي از جنس سيليکون آمورف به ضخامت 300 تا 500 نانومتر هستند. لايه فعال در پيل‌هاي خورشيدي لايه‌اي است که جذب نور خورشيد در آنها اتفاق مي‌افتد.

کاو مي‌گويد اين روشي که ما ارائه کرديم اهميت زيادي دارد زيرا مي‌توان آن را در موادي ديگري که در پيل‌هاي خورشيدي استفاده مي‌شود به‌کار برد. براي مثال تلوريد کادميم، سلنيد گاليم اينديم و مواد آلي ترکيباتي هستند که در پيل‌هاي خورشيدي از آنها استفاده مي‌‌شود و مي‌توان اين روش را براي آنها به‌کار گرفت.
اين روش جديد مبتني بر فرآيند توليدي است که به‌صورت رايج در صنعت استفاده مي‌شود، اما نتيجه به‌دست آمده در اين روش کاملا با روش‌هاي مشابه فرق مي‌کند. اولين مرحله ايجاد الگو روي زير لايه است که با استفاده از روش ليتوگرافي استاندارد انجام مي‌شود. اين الگوها از مواد دي الکتريک و شفاف ساخته مي‌شود که بين 200 تا 300 نانومتر ضخامت دارد. در قدم بعد پژوهشگران با استفاده از مواد فعال نظير سيليکون آمورف، لايه‌اي بسيار نازک را روي اين زيرلايه ايجاد مي‌کنند. سپس روي لايه فعال را با يک ماده دي الکتريک پوشش مي‌دهند.

وجود نانوساختارهاي دي الکتريک زير لايه فعال موجب خلق فيلم نازکي با سطحي يکنواخت مي‌شود. کاو مي‌گويد يکي از جنبه‌هاي اين روش طراحي ساندويچي است که در آن ماده فعال ميان لايه‌هاي دي الکتريک قرار گرفته است. نانوساختارها به‌صورت آنتن‌هاي نوري کارا عمل مي‌کنند و باعث مي‌شوند انرژي خورشيد روي لايه فعال متمرکز شود. از مزيت‌هاي اين طراحي آن است که با نازک‌تر شدن لايه، توانايي جذب نور کاهش نمي‌يابد. اين در حالي است که درپيل‌هاي داراي فيلم‌هاي نازک رايج، با نازک‌تر شدن لايه کارايي کاهش مي‌يابد.

نتايج اين تحقيق در قالب مقاله‌اي تحت عنوان Dielectric Core-shell Optical Antennas for Strong Solar Absorption Enhancement در نشريه Nano Letters به چاپ رسيده است.