یک پیل خورشیدی خودآرا از یک پلیمر مارپیچ یشکل و از پلیمر دیگری که مکمل آن در فضای اطراف پلیمر اول است، تشکیل می‌شود. ساختار مارپیچی (gyroid) یکی از چهار ساختار شناختهشدهای است که توانایی خودآرایی داشته و برای ساخت آن از کوپلیمرهای بلاک در مقیاس نانومتری استفاده می‌شود. از ساختار کوپلیمر بلاک که در آن یکی از پلیمرها، هادی یون‌ها است، می‌توان در تولید یک رسانای مؤثر، استفاده کرد.
تولید پیل‌های خورشیدی ارزان با فیلم پلیمری نانوساخت
ما نمی‌دانیم که تحقیقات بنیادی از کجا شروع شده است؛ اما برای دهه‌های متمادی دانشمندان علم مواد آزمایش‌های خود را با پلیمری‌که ساختاری شبیه درب بطری بازکن داشت، انجام می‌دادند و آن‌را یک مارپیچ (gyroid) نامیدند. امروزه گروهی از محققان بین‌المللی نشان دادند که این ساختار مارپیچی می‌تواند به‌عنوان یک پیل فتوولتائیک کم هزینه‌ی خودآرا مورد استفاده قرار بگیرد.
نمونه‌ی اولیه اصلی، یک پیل خورشیدی Gräetzel تغییریافته است که در آن از یک ماده‌ی رنگ‌زای آلی که مابین دو رسانا، ساندویچ شده، استفاده شده است. شکل‌گیری هدایت کننده‌ها در میان ساختار مارپیچی درهم‌‌تنیده، امکان عبور و انتقال مؤثر را به جریان می‌دهد. اولین پیل این گروه (که در یک فیلم با ضخامت ۴۰۰ نانومتر ساخته شد) دارای بازده تبدیل بین ۷/۰ تا ۷/۱ درصد بود که در مقایسه با فتوپیل‌های برپایۀ سیلیکون، کم بود. پروفسور ویسنر از دانشگاه کمبریج، گفت: « مرحلۀ بعدی ضخیم کردن این فیلم نازک است تا نور بیشتری به فیلم برخورد کند». او افزود: « ما امیدواریم که نهایتاً به بازده پیل‌های برپایهِِ‌ِِی سیلیکون برسیم.» هم‌‌اکنون پیل‌های خورشیدی بر پایه‌ی سیلیکون نزدیک به ۱۵درصد از انرژی نوری را که به این پیل‌ها برخورد می‌کند، به الکتریسیته تبدیل می‌کنند.
ساختار مارپیچی (gyroid) یکی از چهار ساختار شناختهشدهای است که توانایی خودآرایی داشته و برای ساخت آن از کوپلیمرهای بلاک در مقیاس نانومتری استفاده می‌شود. یک پلیمر از مولکول‌هایی آلی تشکیل شده است که به یکدیگر زنجیر شده، ماده‌ی جامد یا نیمه‌جامدی را می‌سازند. یک کوپلیمر بلاک از پیوند دو مولکول ایجاد می‌شوند که این پیوند از دو انتها صورت بگیرد؛ بنابراین وقتی آنها زنجیره‌هایی را تشکیل می‌دهند، یکی از آن مولکول‌ها الگوی نانومقیاسی را با تکرار اشکال هندسی( مسطح، کروی، استوانه‌ای یا مارپیچی) ایجاد می‌کند و مولکول دیگر فضای خالی مابین را پر می‌کند.
چندین سال پیش گروه پروفسور ویسنر نشان دادند اگر در ساختار کوپلیمر بلاک که در آن یکی از پلیمرها هادی یون‌ها باشد، این ساختار مارپیچی درهم تنیده، یک رسانای مؤثر است. برای استفاده از این امکان در پیل‌های خورشیدی، محققان یک فیلم کوپلیمر مارپیچی را تهیه کردند و پس از آن سپس پلیمر بخش مارپیچی را از بین بردند که قالب مارپیچی شکلی باقی ماند که آن‌را با استفاده از اکسید تیتانیوم پرکردند، سپس با حرارت دادن پلیمر دیگر را از بین بردند و یک ساختار کریستالی از اکسید تیتانیوم جامد که هادی الکترون‌ها بود، تشکیل شد. این ساختار با یک مادۀ رنگ‌زای حساس به نور، روکش شد و فضای اطراف این ساختار با ماده‌ای پر شد که هادی بار مثبت بود.
برخورد نور با ماده‌ی رنگ‌زا باعث می‌شود الکترون آنها از دست رفته، به‌سوی قاب اکسید تیتانیومی جریان پیدا می‌کنند؛ این در حالی است که حفرات به‌سوی رسانای دیگر جریان پیدا می‌کنند. الکترودهای بالا و پایین فیلم، حامل جریان نهایی خواهند بود. راز پیل‌های خورشیدی این است که جفت‌های الکترون- حفره باید سطحی مشترک میان دو رسانا به‌اندازۀ ۱۰ نانومتر (در حدود عرض ۳۰ اتم) پیدا کنند؛ بنابراین آنها می‌توانند از یکدیگر جدا شده، جریان پیدا کنند و یا مجدداً با یکدیگر ترکیب شوند. پروفسور ویسنر گفت: «کوپلیمرهای بلاک مهیج هستند، به دلیل اینکه مقیاس طول مشخصۀ جدایش دو بلاک در همین حدود است. نتایج کار این محققان در مجله‌ی Nano Letters به چاپ رسیده است.
