In laserbestrahltem Silizium liegt die große Hoffnung der Industrie. Solarzellen können durch das Material mehr Licht absorbieren, medizinische Diagnosegeräte präzisere Ergebnisse liefern.
Wird Silizium für einen Bruchteil einer Sekunde mit Laser bestrahlt, wird es um ein Vielfaches lichtempfindlicher. Diese Technik, die vor ungefähr zehn Jahren an der Universität Harvard entdeckt wurde, verändert die Oberfläche derart, dass sie um 100 bis 500 Mal so viele Lichtteilchen – auch Photonen – aufnehmen kann, wie bisher verwendetes Silizium. Eine Eigenschaft, die in Zukunft Solarzellen wesentlich effizienter machen könnten.
Die Lizenz für das Wundermaterial
Die Lizenz für die Technik hat die Bostoner Firma SiOnyx inne, die von Harvard die Patentrechte übernommen hat. Sie wird die Anleitung zur industriellen Herstellung verkaufen, sobald die Technik ausgereift ist. Der Vorteil: Schwarzes Silizium kann als Einzelbaustein direkt in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden, sodass zum Beispiel medizinische Geräte nicht erst neu designt werden müssen.
Mit Laser bestrahlt
Wie entsteht Schwarzes Silizium? Mit heftigen Laser-Impulsen, die jeweils eine Femtosekunde lang sind, also eine billiardstel Sekunde, wird in einer Umgebung aus Schwefelgas herkömmliches Silizium bestrahlt. Dadurch wird die Oberfläche stark aufgeraut, und es entstehen Millionen winziger Höcker. Von diesen werden Photonen wesentlich leichter absorbiert als von einer glatten Oberfläche. Ein weitere Pluspunkt: Die Oberfläche ist Hunderte Male dünner als bisherige Silikonoberflächen. Dadurch können Kosten in der Herstellung von Photozellen eingespart werden.
Anwendung in Medizin und Fotografie
Anwendungsgebiete für Schwarzes Silizium gibt es eine ganze Reihe. Bei der medizinischen Bilderstellung würde die Strahlenbelastung für den Patienten sinken, während sich die Diagnosemöglichkeiten verbessern. Auch in Nachtsichtgeräten, Bewegungssensoren und Lichtsensoren in Digitalkameras könnte die Technik in Zukunft angewandt werden.
Und übrigens: Von „Schwarzem“ Silizium spricht man deshalb, weil das Material so viele Farben, die im Licht vorkommen, absorbiert, dass es komplett schwarz aussieht.
Bild: Schwarzes Silizium unter dem Rasterelektronenmikroskop / Christoph Kubasch
