Lichtabsorber

Lichtabsorber bezeichnet in der Optik und Photonik Materialien oder Schichten, die elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Spektralbereich absorbieren. Die absorbierte Energie wird meist in Wärme umgesetzt; in aktiven Bauelementen wie Solarzellen dient der Lichtabsorber als aktive Region, in der Photonen Elektron-Loch-Paare erzeugen.

Wesentliche Größen sind der Absorptionskoeffizient α, die Bandlücke und die spektrale Empfindlichkeit. Der Prozess hängt von der elektronischen Struktur des Materials ab: Photonen mit Energie größer als die Bandlücke können Elektronen anheben; bei bestimmten Materialien bilden sich auch Excitons. Die Wahl des Lichtabsorbers bestimmt, welche Wellenlängen effektiv absorbiert werden.

Typische Lichtabsorber umfassen Silizium, Dünnschichtabsorber wie Perowskite, organische Halbleiter, Chalcogenide und Quantenpunkt-Systeme. Organische Absorber sind flexibel und kostengünstig, oft aber weniger stabil; Perowskit-Absorber bieten hohe Spektraldichte, erfordern jedoch Stabilitäts- und Umweltmaßnahmen. Silizium ist chemisch stabil und breit verfügbar. In optischen Beschichtungen werden pigmentierte oder kohlenstoffbasierte Schichten als Lichtabsorber genutzt, etwa zur Reduktion von Reflexion oder als Strahlungsschutz.

Anwendungsbereiche reichen von Photovoltaik und Fotodetektoren über Thermophotovoltaik bis zu Strahlungsmanagement in Gebäuden und Geräten. Die Entwicklung von Lichtabsorbern zielt auf längere Lebensdauer, geringere Kosten und optimierte spektrale Absorption ab.