Un gruppo di ricercatori del MIT ha scovato un metodo interessante per passivare il silicio a temperatura ambiente, con potenziali benefici significativi alla produzione di celle solari e altre tecnologie basate sul silicio dal momento che consente di rendere piuttosto economico il processo di produzione.
Il silicio deve essere ricoperto con uno speciale materiale prima di poter essere usato per le comuni applicazioni tecnologiche. La copertura permette di passivare il materiale, cioè di prevenire l'ossidazone che andrebbe a compromettere le sue proprietà elettriche. Si tratta di un processo fondamentale ed essenziale dal momento che senza di esso la superficie del silicio si ossiderebbe non appena esposta all'aria, di fatto andando a rovinare le sue prestazioni quando impiegato in pannelli solari.
Il processo di passivazione del silicio avviene ricoprendone la superficie con nitruro di silicio e può avvenire a temperature attorno ai 400°C. Si tratta di un processo costoso e che limita le tipologie di materiali che possono essere utilizzati. Di fatto si tratta della fase più costosa e delicata nella lavorazione del silicio per le celle solari.
I ricercatori hanno quindi pensato di utilizzare, al posto del nitruro di silicio, uno strato di maeriale organico mettendo mano ad un processo che decompone i vapori organici su cavi riscaldati a 300°C senza che il silicio superi però la temperatura di 20°C, assimilabile quindi alla temperatura ambiente. Il riscaldamento di questi cavi richiede meno dell'energia necessaria per accendere una normale lampadina ad incandescenza, quindi il costo energetico del processo è abbastanza contenuto. Il team di ricercatori ha testato chip di silicio con la nuova copertura polimerica per oltre 200 ore, senza rilevare alcun degrado delle sue prestazioni. "Le proprietà elettriche non cambiano" osserva Karen Gleason, docente del MIT che ha partecipato alla ricerca.
La bassa temperatura del chip di silicio durante questo processo permette di poterlo impiegare con altri materiali, come altri composti organici o polimeri, che altrimenti verrebbero distrutti dalle elevate temperature del convenzionale processo di passivazione. In questo modo si socchiude la porta a nuove applicazioni per i chip di silicio, come ad esempio la realizzazione di biosensori che seguono i legami con composti che reagiscono con specifiche molecole biologiche.
L'energia utilizzata nella produzione delle celle solari in silicio è un elemento critico perché ogni risparmio nei costi di produzione aiuta a renderle più competitive con le altre fonti di energia. Temperature più basse permettono di ridurre considervolmente i costi di produzione ed il nuovo processo apporta un ulteriore beneficio dal momento che offre una copertura antiriflesso capace di migliorare l'efficienza complessiva della cella solare.
Entrambi i processi di passivazione avvengono comunque in una camera a vuoto. I reagenti liquidi evaporano e quindi sono assorbiti e reagiscono sulla superficie. I ricercatori osservano che il processo può essere facilmente scalato sulle dimensioni delle celle solari convenzionali, ed il prossimo passo nello sviluppo di questo processo è proprio tradurre la tecnica di laboratorio negli ambienti di produzione commerciale.
