Las estructuras a nanoescala ofrecen ventajas particulares en los dispositivos que interactúan con la luz. Por ejemplo, una célula solar de película fina recubierta con nanopilares es más eficiente porque los pilares absorben más luz y convierten una mayor cantidad de ella en electricidad. Otras texturas de nanoescala ofrecen ventajas similares en dispositivos ópticos como luces de fondo de pantalla.
El problema está en escalarlo a grandes áreas, señala Yi Cui, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de Stanford quien dirigió el nuevo trabajo. "La mayoría de los métodos son muy complejos y no solucionan el problema", indica Cui. La litografía se puede utilizar para tallar patrones a nanoescala con dimensiones muy precisas, pero es cara y complicada. Las técnicas más simples, como el spin-coating--recubrimiento de una superficie con nanopartículas o con ácidos para grabar en ella pequeños agujeros--, no permiten mucha precisión.
El grupo de Cui ha adaptado un proceso que se utiliza comercialmente para la fabricación de envases flexibles. Una varilla con cables se utiliza para depositar de manera uniforme una capa líquida que contiene nanoesferas de sílice. La superficie tratada termina con propiedades estructurales a nanoescala específicas.
Cambiando el tamaño de las nanopartículas, utilizando alambres de diferentes diámetros, y la aplicación de tratamientos químicos posteriores se puede modificar aún más las propiedades de la superficie. Este método de recubrimiento es compatible con los procesos rollo a rollo utilizados para la impresión de dispositivos flexibles de plástico, metal y otros materiales, y también se puede utilizar en superficies rígidas como el vidrio.
En la revista Nano Letters, Cui informa que él y su grupo han desarrollado superficies superhidrofóbicas y una prueba de concepto de dispositivo solar. Para fabricar la célula solar, los investigadores depositaron metal y silicio amorfo en la superficie con baches. El resultado absorbe un 42 por ciento más de luz que una superficie plana que utiliza la misma cantidad de material. Cui confía que la texturización a nanoescala hará posible la producción de células solares de película fina que utilicen muy poco material sin dejar de ser muy eficientes; él ya ha fabricado dispositivos de este tipo anteriormente utilizando la fotolitografía y otras técnicas complejas de fabricación.
"Este trabajo muestra un método simple pero eficaz para lograr el ensamblaje controlado de nanoesferas en grandes áreas", indica Ali Javey, profesor de ingeniería eléctrica e ingeniería informática de la Universidad de Califo ia, con sede en Berkeley. "Podría representar el camino hacia una mejor eficiencia de las células solares de película fina, sin aumentar el coste o la complejidad del proceso."
L. Jay Guo, profesor de ingeniería eléctrica e ingeniería informática de la Universidad de Michigan, quien está desarrollando sistemas de impresión de rollo a rollo, indica que este método debería ser útil para las células solares y para las pantallas. "Utiliza un método tradicional de recubrimiento por cables, que es aplicable a sustratos de gran superficie", afirma él. Sin embargo, él cree que el proceso, que puede aplicar el recubrimiento en 0,8 centímetros por segundo, puede no ser lo suficientemente rápido para la industria a menos que los investigadores de Stanford puedan acelerar las cosas.
Actualmente, Cui está desarrollando el trabajo en dos direcciones. Su grupo está ajustando el tamaño de las partículas y la distancia entre ellas para determinar qué características son las mejores para las células solares. Además, también está desarrollando un recubrimiento de diodos emisores de luz que confía ayudará a las pantallas de cristal líquido a ser más brillantes.