Die Forschung verbindet die poröse Struktur von Silizium und seine Fähigkeit, einfallendes Licht „einzufangen“.

Die Welt steht am Rande einer großen ökologischen Katastrophe und der Bedarf an erneuerbaren Energiequellen war noch nie so dringend. Die vielleicht bedeutendste Quelle ungenutzter erneuerbarer Energie ist, wenig überraschend, die Sonne. Es ist kein Wunder, dass sich ein Großteil der Erforschung erneuerbarer Energien auf Solarenergie konzentriert.

Ein neues Papier veröffentlicht in Das Europäische Physikalische Journal D untersucht Veränderungen in der porösen Struktur von Silizium, um es weniger reflektierend und damit zu einem besseren Material für die Solarabsorptionstechnologie zu machen. Die Veröffentlichung wurde von Daohan Ge, Zhou Hu, Zhiwei Fang, Chao Ni und Liqiang Zhang vom Institute of Intelligent Flexible Mechatronics, Jiangsu University, China, und Shining Zhu vom National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing University, China, verfasst.

In der Veröffentlichung weisen die Autoren darauf hin, dass poröses Silizium als gutes Lichteinfangschichtmaterial verwendet werden kann, das das optische Reflexionsvermögen effektiv verringern und die optische Anwendungseffizienz seiner Vorrichtungen verbessern kann, wobei der Schwerpunkt auf dem elektrochemischen Ätzverfahren zur Herstellung von porösem Silizium liegt seiner Effizienz und kostengünstigen Natur.

Derzeit liegt die Reflektivität von elektrochemisch hergestelltem porösem Silizium bei etwa 5 bis 10 Prozent, wobei die niedrigste Reflektivität 4,7 Prozent für Licht im Wellenlängenbereich von 300 bis 1000 Nanometern beträgt.

Andere Forschungen haben die lichteinfangenden Eigenschaften dieses Siliziums untersucht, aber diese Studie unterscheidet sich darin, dass das Team diese Eigenschaft mit der porösen Struktur des Siliziums in Verbindung bringt.

Daher verwendete das Team die Finite-Time-Domain-Difference-Methode (FDTD), um das Oberflächenreflexionsvermögen von porösen Siliziumstrukturen mit unterschiedlichen Porengrößen zu berechnen und zu vergleichen.

Was die Forscher entdeckt haben, ist, dass die poröse Siliziumstruktur, wenn sie unter optimalen Korrosionsparametern hergestellt wird, ein durchschnittliches Reflexionsvermögen von nur 2,3 Prozent für Licht im einfallenden Wellenlängenbereich von 300 bis 1000 nm erreichen kann.

Sie fanden heraus, dass Porengrößen von 300 bis 700 nm ein geringeres Reflexionsvermögen erreichen könnten, und fügten hinzu, dass dies den Weg für das Design und die Herstellung zukünftiger poröser Siliziumstrukturen mit niedrigem Reflexionsvermögen weist.