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Montag, 11. Dezember 2017

Forschung

Schmetterlingsflügel inspirierte Solarforscher

Von Jens D. Billerbeck | 26. Oktober 2017 | Ausgabe 43

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen.

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Foto: Radwanul H. Siddique, KIT/CalTech

Nanostrukturen auf dem Flügel von Pachliopta aristolochiae lassen sich auf Solarzellen übertragen und steigern deren Absorptionsraten um bis zu 200 %.

Forschern am Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Lichtabsorptionsrate so um bis zu 200 % zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances.

Die Wissenschaftler um Hendrik Hölscher und Radwanul H. Siddique (ehemals KIT, jetzt CalTech) bildeten die beim Schmetterling identifizierten Nanostrukturen auf der Siliziumschicht einer Dünnfilm-Solarzelle nach. Die anschließende Analyse der Lichtabsorption lieferte vielversprechende Ergebnisse: Im Vergleich zu einer flachen Oberfläche steigt die Absorptionsrate bei senkrechtem Lichteinfall um 97 % und steigert sich stetig, bis sie bei einem Einfallswinkel von 50 Grad sogar 207 % erreicht. „Dies ist vor allem für europäische Lichtverhältnisse interessant, da hier häufig diffuses Licht herrscht und das Licht nur selten senkrecht auf die Solarzellen fällt“, sagt Hendrik Hölscher.

Das bedeute allerdings nicht automatisch eine Effizienzsteigerung der gesamten Photovoltaikanlage in gleicher Höhe, so Guillaume Gomard vom IMT, denn die bestehe ja nicht nur aus den Solarzellen. Die Forscher arbeiteten mit amorphem Silizium, ihrer Ansicht nach ließe sich aber jede Art von Dünnfilm-Photovoltaikmodulen mit solchen Nanostrukturen verbessern.

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