Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 227

Abb. 4.77 Rasterelek-
tronenmikroskopische
Aufnahmen der Oberfläche
eines Nachtfalterauges
(MacLeod 2001)
Eine Alternative zur Entspiegelung durch Interferenzschichten bietet der Einsatz
poröser Beschichtungen wie beispielsweise das Einbringen einer Oberflächenstruktu-
rierung, wie sie von (Gombert und Rommel 1997 ) beschrieben werden. Wird in einer
Größendimension unterhalb der Wellenlänge des Lichtes ein Festkörper mit Luft ge-
mischt, so können sehr niedrige Brechungsindizes erzielt werden. Effektiv verfügen
derartige Medien über einen Brechungsindex, der zwischen dem der Luft und dem des
Materials liegt. Dieser kann, im Fall von porösen Schichten, über die Volumenanteile
verschiedener Medien (z. B. durch Größe oder Dichte von Poren) nach (Bläsi 2000 ) ge-
zielt beeinflusst werden.
Eine Reflexminderung der Oberfläche kann ebenfalls durch das Einbringen einer ge-
eigneten Mikrostrukturierung realisiert werden, die in Anlehnung an die Oberflächen-
struktur von Insektenaugen mit „Mottenaugenstruktur“ bezeichnet wird. Das Vorbild die-
ses Entspiegelungsprinzips war das Auge nachtaktiver Motten auf deren Cornea (verglei-
che Abb. 4.77 ). Die einzelnen Facettenaugen besitzen Strukturen, die einem periodischen
hexagonalen Oberflächenreliefgitter mit Perioden von ≈ 230 nm sehr ähnlich sind. Das
Einbringen dieser Struktur führt an der Grenzfläche eines optisch transparenten Mediums
zu einem Brechzahlgradienten, der zum Substrat hin kontinuierlich zunimmt (Bläsi et al.
2002 ).
Man bezeichnet Oberflächen mit „Mottenaugenstrukturen“ auch als periodische Ober-
flächenprofile, die als optische Gitter beschrieben werden können. Als optische Gitter wer-
den örtlich periodische Strukturen bezeichnet, die auf Amplitude oder Phase der Licht-
strahlung einwirken. Die Gittereigenschaften werden durch die Materialeigenschaften, die
Strukturform und Strukturperiode bestimmt. Für eine Klassifizierung lässt sich letztere
heranziehen. Man unterteilt in drei Bereiche: