Macroporous silicon with multiscale texture for reflection suppression and light trapping was achieved through a controllable electrochemical etching process. It was coated with TiO2 by atomic layer deposition, and used as the photoanode in photocatalytic water splitting. A conformal pn-junction was also built-in in order to split water without external bias. A 45% enhancement in photocurrent density was observed after black silicon etching. In comparison with nano-structured silicon, the etching process here has neither metal contamination nor requirement of vacuum facilities.

1.
T.-H.
Her
,
R. J.
Finlay
,
C.
Wu
,
S.
Deliwala
, and
E.
Mazur
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
1673
(
1998
).
2.
M.
Otto
,
M.
Kroll
,
T.
Käsebier
,
S.-M.
Lee
,
M.
Putkonen
,
R.
Salzer
,
P. T.
Miclea
, and
R. B.
Wehrspohn
,
Adv. Mater.
22
,
5035
(
2010
).
3.
L.
Sainiemi
,
V.
Jokinen
,
A.
Shah
,
M.
Shpak
,
S.
Aura
,
P.
Suvanto
, and
S.
Franssila
,
Adv. Mater.
23
,
122
(
2011
).
4.
S.
Koynov
,
M. S.
Brandt
, and
M.
Stutzmann
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
203107
(
2006
).
5.
H. M.
Branz
,
V. E.
Yost
,
S.
Ward
,
K. M.
Jones
,
B.
To
, and
P.
Stradins
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
231121
(
2009
).
6.
F.
Toor
,
H. M.
Branz
,
M. R.
Page
,
K. M.
Jones
, and
H.-C.
Yuan
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
103501
(
2011
).
7.
J.
Oh
,
T. G.
Deutsch
,
H.-C.
Yuan
, and
H. M.
Branz
,
Energy Environ. Sci.
4
,
1690
(
2011
).
8.
V.
Lehmann
,
Electrochemistry of Silicon: Instrumentation, Science, Materials and Applications
(
Wiley
,
Weinheim
,
2002
).
9.
F.
Müller
,
A.
Birner
,
J.
Schilling
,
U.
Gösele
,
C.
Kettner
, and
P.
Hänggi
,
Phys. Status Solidi A
182
,
585
(
2000
).
10.
S.
Matthias
,
F.
Müller
,
J.
Schilling
, and
U.
Gösele
,
Appl. Phys. A
80
,
1391
(
2005
).
11.
A.
Langner
,
M.
Knez
,
F.
Müller
, and
U.
Gösele
,
Appl. Phys. A
93
,
399
(
2008
).
12.
S.
Matthias
,
F.
Müller
,
C.
Jamois
,
R. B.
Wehrspohn
, and
U.
Gösele
,
Adv. Matter.
16
,
2166
(
2004
).
13.
A.
Fujishima
and
K.
Honda
,
Nature
238
,
37
(
1972
).
14.
M. G.
Walter
,
E. L.
Warren
,
J. R.
McKone
,
S. W.
Boettcher
,
Q.
Mi
,
E. A.
Santori
, and
N. S.
Lewis
,
Chem. Rev.
110
,
6446
(
2010
).
15.
M.
Knez
,
K.
Nielsch
, and
L.
Niinistö
,
Adv. Mater.
19
,
3425
(
2007
).
16.
Y. J.
Hwang
,
A.
Boukai
, and
P. D.
Yang
,
Nano Lett.
9
,
410
(
2009
).
17.
J.
Shi
,
Y.
Hara
,
C.
Sun
,
M. A.
Anderson
, and
X.
Wang
,
Nano Lett.
11
,
3413
(
2011
).
18.
S.
Matthias
,
F.
Müller
, and
U.
Gösele
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
224106
(
2005
).
19.
H.
Morisaki
,
T.
Watanabe
,
M.
Iwase
, and
K.
Yazawa
,
Appl. Phys. Lett.
29
,
338
(
1976
).
20.
M.
EI-Gomati
,
F.
Zaggout
,
H.
Jayacody
,
S.
Tear
, and
K.
Wilson
,
Surf. Interface Anal.
37
,
901
(
2005
).
21.
B.
Tian
,
X.
Zheng
,
T. J.
Kempa
,
Y.
Fang
,
N.
Yu
,
G.
Yu
,
J.
Huang
, and
C. M.
Lieber
,
Nature
449
,
885
(
2007
).
22.
J. R.
Maiolo
,
B. M.
Kayes
,
M. A.
Filler
,
M. C.
Putnam
,
M. D.
Kelzenberg
,
H. A.
Atwater
, and
N. S.
Lewis
,
J. Am. Chem. Soc.
129
,
12346
(
2007
).
23.
E. C.
Garnett
and
P. D.
Yang
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
9224
(
2008
).
24.
E. C.
Garnett
and
P. D.
Yang
,
Nano Lett.
10
,
1082
(
2010
).
25.
M. D.
Kelzenberg
,
S. W.
Boettcher
,
J. A.
Petykiewicz
,
D. B.
Turner-Evans
,
M. C.
Putnam
,
E. L.
Warren
,
J. M.
Spurgeon
,
R. M.
Briggs
,
N. S.
Lewis
, and
H. A.
Atwater
,
Nature Mater.
9
,
239
(
2010
).
26.
S. W.
Boettcher
,
E. L.
Warren
,
M. C.
Putnam
,
E. A.
Santori
,
D.
Turner-Evans
,
M. D.
Kelzenberg
,
M. G.
Walter
,
J. R.
McKone
,
B. S.
Brunschwig
,
H. A.
Atwater
, and
N. S.
Lewis
,
J. Am. Chem. Soc.
133
,
1216
(
2011
).
27.
S. W.
Boettcher
,
J. M.
Spurgeon
,
M. C.
Putnam
,
E. L.
Warren
,
D. B.
Turner-Evans
,
M. D.
Kelzenberg
,
J. R.
Maiolo
,
H. A.
Atwater
, and
N. S.
Lewis
,
Science
327
,
185
(
2010
).
28.
M. D.
Kelzenberg
,
D. B.
Turner-Evans
,
M. C.
Putnam
,
S. W.
Boettcher
,
R. M.
Briggs
,
J. Y.
Baek
,
N. S.
Lewis
, and
H. A.
Atwater
,
Energy Environ. Sci.
4
,
866
(
2011
).
29.
T. J.
Kempa
,
J. F.
Cahoon
,
S.-K.
Kim
,
R. W.
Day
,
D. C.
Bell
,
H.-G.
Park
, and
C. M.
Lieber
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
109
,
1407
(
2012
).
You do not currently have access to this content.