Solarzellen: Von der Natur lernen

KIT-Forscher nehmen sich Schmetterlinge zum Vorbild und verbessern die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.

Solarzellen nehmen Sonnenlicht nicht nur auf, sondern reflektieren einen Teil des einfallenden Lichts mit ihren glatten Oberflächen. Diese Energie geht ungenutzt verloren. Ein Blick auf die Natur könnte hier helfen: Beim Schmetterling ‚Gewöhnliche Rose‘ absorbieren die Nanostrukturen auf seinen Flügeln das Licht deutlich besser als glatte Oberflächen. Dieses Phänomen nutzen die Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und können so bis zu 200 Prozent mehr Strom ernten.

Mit Nanostruktur mehr Effizienz

Der Grund für die Auswahl des Schmetterlings ist seine extrem schwarze Färbung, dank der er das Sonnenlicht besonders gut zur Wärmegewinnung absorbiert. Die Karlsruher Forscher bildeten die Nanostrukturen der Schmetterlingsflügel auf der Siliziumschicht einer Dünnschicht-Solarzelle nach und analysierten die Lichtabsorption. Das Ergebnis: Bei senkrechtem Lichteinfall steigt die Absorptionsrate um 97 Prozent, bei einem Einfallswinkel von 50 Grad erreicht sie sogar 207 Prozent.

Sämtliche Dünnschicht-Fotovoltaik-Module verbessern

Vor allem für europäische Lichtverhältnisse ist diese Technik interessant, da hier die Sonne oft niedrig steht. Die Forscher am KIT meinen, dass sich jede Art von Dünnschicht-Fotovoltaikmodulen mit den Nanostrukturen verbessern lassen. Da der Wirkungsgrad der gesamten Solaranlage immer etwas geringer ist als der der kleineren Zellen, wird die Effizienzsteigerung bei einer möglichen Übertragung in die Massenfertigung jedoch geringer ausfallen.