Language
Country/Area
No result found
Прорыв в лазерной технологии: почему лазерная полировка черной кремниевой поверхности позволяет добиться удивительного эффекта поглощения света?
Поскольку спрос на возобновляемые источники энергии продолжает расти, научному сообществу необходимо срочно усилить исследования светопоглощающих материалов. Среди них появление черного кремния открыло новый путь для развития солнечных элементов. Свойства материала делают его чрезвычайно эффективным в поглощении света, а последние достижения в технологии лазерной полировки выводят эту перспективу на новый уровень.
Характеристики и преимущества черного силикона
Черный кремний — это поверхностно-модифицированный полупроводниковый материал с чрезвычайно низкой отражательной способностью и чрезвычайно высоким поглощением видимого и инфракрасного света. Главной особенностью материала является игольчатая структура его поверхности, которая снижает отражательную способность света всего до 5%. Это происходит потому, что черный кремний образует эффективную среду, которая обеспечивает непрерывное изменение показателя преломления света, тем самым уменьшая френелевское отражение.
Благодаря своим превосходным оптическим свойствам черный кремний продемонстрировал большой потенциал в солнечных элементах, датчиках изображений и других приложениях.
Лазерная технология изготовления черного кремния
Традиционные методы изготовления черного кремния включают плазменное травление и химическое травление, но недавние исследования показали, что лазерная полировка является эффективным и перспективным методом. В частности, с помощью фемтосекундных лазерных импульсов исследователи смогли эффективно обрабатывать кремний. Ключ к успеху этого метода заключается в том, что лазер может создавать конусообразные структуры микрометрового масштаба, когда он пересекает поверхность кремния. Эти структуры могут дополнительно усилить внутреннее отражение света, тем самым значительно увеличивая способность поглощения света.
Эта лазерная обработка значительно улучшает оптическое поглощение черного кремния, как в вакууме, так и в газовой среде, и не зависит от ориентации кристаллов кремния.
Широко используется черный силикон
Особые свойства черного кремния делают его очень важным в различных приложениях, включая: высокочувствительные датчики изображений, тепловизионные камеры, высокоэффективные фотодетекторы и т. д. Недавние исследования показали потенциал черного кремния в разработке антибактериальных поверхностей. По сравнению с традиционными материалами он может эффективно разрушать клеточную мембрану бактерий и проявлять антибактериальные свойства. Это свойство имеет важные перспективы применения в области медицины и биотехнологии.
Сочетание черного кремния и солнечной технологии
Особого внимания заслуживает применение черного кремния в солнечных элементах. По имеющимся данным, исследователи успешно разработали солнечные элементы на основе черного кремния с эффективностью 22,1%. Это достижение демонстрирует важную роль лазерной технологии в повышении эффективности солнечных элементов.
Исследователи также обнаружили, что поглощающая способность черного кремния в ближнем инфракрасном диапазоне даже лучше, чем у традиционного монокристаллического кремния, что имеет большое значение для разработки эффективной фотоэлектрической технологии.
Перспективы на будущее
Ожидается, что благодаря постоянному развитию технологий области применения черных кремниевых материалов будут и дальше расширяться. Новые методы лазерной обработки могут не только улучшить характеристики материалов, но и снизить производственные затраты, что делает коммерциализацию солнечных технологий более осуществимой. По мере роста мирового спроса на возобновляемую энергию рыночный потенциал черного кремния будет продолжать расти.
На фоне стремительного развития лазерных технологий, какие сюрпризы принесут в будущем возможности черного кремния в оптоэлектронных приложениях?
