Голландские физики создали самый черный кремний

Полученная учеными поверхность представляет собой нанолес — двумерную периодическую матрицу из вертикальных кремниевых наноцилиндров. Эффекты, связанные с рассеянием Ми и «утечкой» света внутрь материала, приводят к тому, что поверхность поглощает почти весь свет, который на нее падает. Доля отраженных лучей не превосходит 1,3 процента, а эффективность поглощения не теряется при угле падения света до 60 градусов.

Для производства экспериментальной кремниевой подложки ученые использовали литографию. Диаметр цилиндров составлял 250 нанометров, а высота — 150 нанометров. Нанолес был залит слоем нитрида кремния Si3N4 толщиной в 60 нанометров. Полученный материал ученые назвали «черным кремнием». Этим неформальным названием создатели солнечных батарей пользуются для описания поглощающих свет кремниевых поверхностей.

По словам ученых, такого рода поверхности могут быть весьма полезны при создании солнечных батарей. Так как отражение приводит к энергетическим потерям, то при создании «черного кремния» применяются разного рода антибликовые покрытия из диэлектриков и наночастиц. Авторы новой работы говорят, что самые эффективные современные методы не позволяют добиться доли отражения менее 10 процентов.

В своей работе физики рассматривали несколько вариантов нанолеса, среди которых был и вариант с наносферами. Их расчеты показали, что сферы хорошо ловят свет, но, в отличие от цилиндров, не дают ему «утекать» в подложку.

В свою очередь в начале февраля 2012 года в Nature Communications появилась статья американских физиков из Стэнфордского университета, которые предложили использовать кремниевые сферы для создания эффективных солнечных батарей. Они утверждали, что эффективность такой батареи из 50-нанометрового слоя сфер сопоставима с эффективностью обычной батареи толщиной в микрон.