סיליקון, החומר המהווה בסיס לרכיבי הייטק החל במחשבים וכלה בתאים סולאריים, דורש ציפוי למשטח לפני הפיכתו שמיש בכל האפליקציות. ציפוי זה מעביר את החומר תהליך פסיבציה וקושר אטומים חופשיים כדי למנוע התחמצנות העלולה להרוס את תכונותיו החשמליות. אך תהליך פסיבציה זה צורך חום ואנרגיה גבוהה, והופך בכך ליקר, מעבר לעובדה כי הוא מגביל את סוגי החומרים היכולים להתוסף לרכיב.

תהליך פסיבציה
צוות חוקרים מאוניברסיטת MIT בארה"ב מצא לאחרונה דרך להעביר סיליקון תהליך פסיבציה בטמפרטורת החדר, מה שעשוי להוביל לשיפור משמעותי בתהליכי הייצור של תאים סולאריים וטכנולוגיות רבות נוספות מבוססות סיליקון. המחקר, שנוהל על-ידי הפרופסורים קרן גליסון, טוניו בונאסיסי ובוגרת האוניברסיטה רונג יאנג, פורסם במלואו במגזין האינטרנטי Advanced Materials.
באופן רגיל, משטחי סיליקון עוברים פסיבציה באמצעות סיליקון ניטריד, המחייב חימום של רכיב ל-400 מעלות צלזיוס לערך, מסבירה פרופ' גליסון, מומחית להנדסה כימית . באופן הפוך, התהליך של צוותה של גליסון עושה שימוש באדים, תרכובות אורגניות וחוטים המחוממים ל-300 מעלות צלזיוס לערך, אך הסיליקון עצמו אינו מחומם מעבר ל-20 מעלות שהן טמפרטורת החדר. חימומם של חוטים אלו דורש פחות אנרגיה מהדלקתה של נורה פשוטה, כך שעלויות האנרגיה של התהליך עצמו נמוכות במיוחד.
"פסיבציה קונבנציונאלית של סיליקון-ניטריד מהווה אחד החלקים היותר יקרים והיותר מחייבים קפדנות בכל תהליך יצירת תאים סולאריים ורכיבי סיליקון אחרים", מסביר פרופ' בונאסיסי, מומחה להנדסת מכונות. "כך שהחלפת הפונקציונאליות של הסיליקון-ניטריד בשכבה אורגנית, פשוטה וקשיחה, מהווה פוטנציאל עצום ורווחי".

חיוניות התהליך
פסיבציה היא חיונית. בלעדיה, משטח הסיליקון עובר תהליך חמצון מייד עם חשיפתו לאוויר, ופוגע ביכולתו לשמש תא סולארי. "החמצון נמשך מספר דקות בלבד", מסבירה יאנג. בניגוד למצב הרגיל, הצוות של MIT בחן שבבי סיליקון עם ציפוי הפולימר החדש במשך יותר מ-200 שעות, ולא הבחין בכל ירידה בביצועים. "התכונות החשמליות לא השתנו כלל", מוסיפה יאנג.
משמעות הטמפרטורות הנמוכות של שבב הסיליקון בתהליך החדש היא, שניתן לשלבו עם חומרים אחרים, כמו תרכובות אורגניות או פולימרים, שבתהליך הציפוי הרגיל ייהרסו בשל עוצמת החום. הדבר עשוי לאפשר יישומים חדשים עבור שבבי סיליקון, לדוגמה, כביו-סנסורים העוקבים אחר יצירת קשרים בין תרכובות המגיבות למולקולות ביולוגיות ספציפיות.

חיסכון באנרגיה
האנרגיה המשמשת בייצור תאי סיליקון מהווה מרכיב התייחסות קריטי, שכן כל חיסכון, ולו הקטן ביותר, בתהליך הייצור, עוזר לתאים להפוך תחרותיים יותר אל מול אפשרויות ייצור האנרגיה האחרות. הטמפרטורות הנמוכות יכולות להפחית עלויות ייצור בצורה ניכרת, טוענים חוקרי MIT.
בתהליך החדש קיים יתרון נוסף והוא  התוספת של ציפוי אנטי-רפלקטיבי המשפר את היעילות הכוללת של התא הסולארי, מציין הצוות.
התהליך הקונבנציונאלי, כמו גם החדש, מבוצעים בתא ואקום. הנוזלים המגיבים (Reactants) מתאדים, ואז הם נאספים ומגיבים על פני המשטח. שלב הספיחה (absorption) דומה מאוד להיווצרות ערפל על חלון אמבטיה קר לאחר מקלחת.
גליסון מציינת, כי התהליך כולו ניתן ליישום גם ברמות גודל של תאים סולאריים קונבנציונאליים. נוסף לכך, החומרים המעורבים בתהליך זמינים מסחרית, כך שיישום השיטה החדשה עבור ייצור מסחרי אפשרי ובמהירות יחסית.
בונאסיסי מתאר את הפחתת עלויות ציוד הייצור, כולל זה המשמש בתהליך הפסיבציה והאנטי-רפלקטיבציה, כ"אחד משלושת הצעדים הנדרשים כדי להניע את מחיר הפאנלים הסולאריים מטה, עד לרמת תחרות מול שאר אפשרויות ייצור האנרגיה הקיימות כיום". שני האלמנטים הנוספים אותם הוא מונה הם שיפור יעילותם של התאים והפחתת כמויות החומר הנדרשות בתהליך הייצור. לדבריו, השלב הבא בעבודת הצוות הוא העברת התהליך כולו מרמת המעבדה לרמת הייצור המסחרי.
"האתגר שבפיתוח שלנו", הוא מסביר, היה ברמה האטומית – ספציפית, בממשק שבין חומר הציפוי האורגני לבין הסיליקון, כך שניתן יהיה להבטיח כי השניים התמצקו יחדיו. הבדיקות שנערכו הראו, כי התהליך שהצוות פיתח ענה על בעייתיות זו, אומר בונאסיסי. בעוד שהצוות השתמש בפולימר ספציפי אחד עבור הציפוי, ניתן לחקות את התהליך באמצעות חומרים אורגניים אחרים.