11. Oktober 2012

Das Fraunhofer HHI ist Preisträger im Wettbewerb „365 Orte im Land der Ideen“

Schwarzes Silizium – Energie aus infrarotem Licht

„Ausgewählter Ort im Land der Ideen“ ist am Donnerstag, den 11. Oktober 2012, das Projekt „Maßgeschneiderte Lichtpulse“ der Pro­jektgruppe „Faseroptische Sensorsysteme“ auf dem EnergieCam­pus in Goslar. Ausgezeichnet werden die Wissenschaftler des Fraun­hofer Heinrich-Hertz-Instituts für die Entwicklung eines neuen Verfahrens, das die Eigenschaften von Solar­zel­len optimiert. Silizium, das Grundmaterial von Solarzel­len, wird durch maßge­schneiderte Laserpulse in einer schwefelhalti­gen Atmosphäre zu schwarzem Silizium weiterentwickelt. Damit kann erstmals auch Sonnenlicht im Infrarot-Bereich genutzt wer­den.

Eine herkömmliche Silizium-Solarzelle nutzt nur den sichtbaren Spektralbe­reich des Sonnenlichtes, um aus Licht Energie zu erzeugen. Ein Drittel des gesamten Sonnenlichtes besteht aber aus Infrarot-Strahlung, die von bis­herigen Solarzellen nicht umgewandelt werden kann. Um das infrarote Spektrum nutzen zu können, wird die Oberfläche gewöhnlicher Silizium-Zellen durch veränderte Laserpulse aufgeraut. Schwefelatome werden zur Do­tierung des Siliziums mit den ultrakurzen Lichtpulsen maßgeschneidert ein­gebaut. Treffen nun infrarote Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Schwarzen Siliziums, werden sie durch die entstandenen kegelförmigen Erhebungen durch Mehrfachreflexion leicht absorbiert und im Zusammenspiel mit den eingebauten Schwefelatomen in Energie umgewandelt.

Herkömmliches Silizium mit glatter Oberflächenstruktur im Versuchsaufbau.
Mikroskop-Aufnahme von herkömmlichem Silizium mit glatter Oberflächenstruktur.
Mikroskop-Aufnahme von schwarzem Silizium mit aufgerauter Oberflächenstruktur.