Czarny krzem do zastosowań z dziedziny energii słonecznej
Ogniwa fotowoltaiczne (PV) charakteryzują się niskimi kosztami utrzymania, nie mają ruchomych części, działają w temperaturze bliskiej temperaturze otoczenia i umożliwiają wytwarzanie energii w dowolnej skali. Krzemowe ogniwa słoneczne są nietoksyczne, wydajne i bardzo trwałe, a większość dostępnych na rynku modułów PV oparta jest właśnie na krzemie. Sprawność ogniw słonecznych może zwiększyć się dzięki pochłanianiu większej ilości fotonów, w wyniku czego powstaje więcej fotonośników, oraz dzięki zbieraniu większej ilości fotonośników w celu generowania większego prądu. Zastosowanie nanostruktur powierzchniowych umożliwia przechwytywanie większej ilości światła ze względu na korzystniejszy współczynnik powierzchni do objętości oraz efekty ograniczenia kwantowego. W ramach projektu ENERGOSIL (Silicon films on metals for energy applications) starano się znaleźć nowe metody obróbki powierzchni krzemowej, aby zwiększyć sprawność tego materiału w zakresie przechwytywania energii słonecznej. Udało się stworzyć nano-mikro architektury z powierzchnią krzemową, które pochłaniają około 99% padającego światła. Dzięki uzyskanym w sposób sztuczny właściwościom dotyczącym odbicia i załamania światła przez powierzchnię ogniw słonecznych możliwe jest bardziej wydajne chwytanie światła w ich aktywnym obszarze. Skuteczniejsze chwytanie fotonów pozwala na budowanie cienkich fizycznie, ale optycznie grubych warstw aktywnych w ogniwie słonecznym, co nie tylko zmniejsza koszty wytwarzania i ilość zużywanego materiału, ale także redukuje straty elektryczne podczas transportu fotonośników. Zespół badał parametry elektrochemiczne stopionych soli i cieczy jonowych. Opracowano nowe technologie, które są obiecujące nie tylko w odniesieniu do ogniw PV, ale także produkcji czujników chemicznych i solarnych generatorów wodoru. Metoda ta bazuje na procesie FFC-Cambridge, polegającym na wystawieniu krzemowego dysku o tlenkowej warstwie powierzchniowej na działanie potencjału katodowego. Powoduje to jonizację i rozpuszczenie się w soli tlenu zawartego w tlenku, a tym samym pozostawienie matrycy igiełek krzemowych. W ten sposób powstaje czarna powierzchnia, pochłaniająca do 99% padającego światła o szerokim zakresie długości fal. W projekcie ENERGOSIL opracowano charakterystyczne architektury powierzchni, które można stosować w produkcji wydajnych, skupiających ciepło solarnych urządzeń energetycznych. Wyniki omawianych prac opisano w różnych publikacjach i opatentowano. Założono też spółkę BlackSilicon Ltd, która zajmuje się dalszym rozwijaniem technologii.
