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Avanço na tecnologia de laser: Por que o polimento a laser da superfície de silício preto pode atingir um efeito incrível de absorção de luz?
À medida que a demanda por energia renovável continua a crescer, a comunidade científica precisa urgentemente fortalecer a pesquisa sobre materiais que absorvem luz. Entre eles, o surgimento do silício preto abriu um novo caminho para o desenvolvimento de células solares. As propriedades do material o tornam altamente eficiente na absorção de luz, e os avanços recentes na tecnologia de polimento a laser estão levando essa perspectiva a novos patamares.
Características e vantagens do silício preto
O silício preto é um material semicondutor de superfície modificada com refletividade extremamente baixa e absorção de luz visível e infravermelha extremamente alta. A principal característica do material é sua estrutura de superfície em forma de agulha, que reduz a refletividade da luz para apenas cerca de 5%. Isso ocorre porque o silício preto forma um meio eficaz que torna contínua a mudança do índice de refração da luz, reduzindo assim a reflexão de Fresnel.
Devido às suas excelentes propriedades ópticas, o silício preto tem demonstrado grande potencial em células solares, sensores de imagem e outras aplicações.
Tecnologia laser para fabricação de silício preto
Os métodos tradicionais para fazer silício preto incluem a gravação por plasma e a gravação química, mas estudos recentes mostraram que o polimento a laser é um método eficaz e promissor. Em particular, usando pulsos de laser de femtossegundos, os pesquisadores conseguiram processar silício de forma eficiente. A chave para o sucesso desse método é que o laser pode criar estruturas em forma de cone em escala micrométrica quando cruza a superfície de silício. Essas estruturas podem melhorar ainda mais a reflexão interna da luz, aumentando significativamente a capacidade de absorção de luz.
Este tratamento a laser melhora significativamente a absorção óptica do silício preto, seja no vácuo ou em um ambiente gasoso, e não é afetado pela orientação dos cristais de silício.
O silício preto é amplamente utilizado
As propriedades especiais do silício preto o tornam muito importante em uma variedade de aplicações, incluindo: sensores de imagem altamente sensíveis, câmeras de imagem térmica, fotodetectores de alta eficiência, etc. Estudos recentes mostraram o potencial do silício preto no design de superfícies antibacterianas. Comparado com materiais tradicionais, ele pode destruir efetivamente a membrana celular de bactérias e exibir propriedades antibacterianas. Esta propriedade tem importantes perspectivas de aplicação nas áreas da medicina e da biotecnologia.
Combinação de silício preto e tecnologia solar
A aplicação de silício preto em células solares é particularmente notável. Segundo relatos, pesquisadores desenvolveram com sucesso células solares baseadas em silício preto, com uma eficiência surpreendente de 22,1%. Essa conquista mostra o papel importante da tecnologia laser na melhoria da eficiência das células solares.
Os pesquisadores também descobriram que a capacidade de absorção do silício preto na faixa do infravermelho próximo é ainda melhor do que a do silício monocristalino tradicional, o que é de grande importância para o desenvolvimento de tecnologia fotovoltaica eficiente.
Perspectivas futuras
Com o avanço contínuo da tecnologia, espera-se que as áreas de aplicação de materiais de silício preto sejam ainda mais expandidas. Novas técnicas de processamento a laser podem não apenas melhorar o desempenho do material, mas também reduzir os custos de fabricação, tornando a comercialização da tecnologia solar mais viável. À medida que a demanda global por energia renovável aumenta, o potencial de mercado do silício preto continuará a crescer.
No contexto do rápido desenvolvimento da tecnologia laser, que surpresas as possibilidades do silício preto em aplicações optoeletrônicas trarão no futuro?
