Forschern ist es gelungen, Nanostrukturen des Flügels eines Schmetterlings auf Solarzellen zu übertragen. Die Absorptionsrate des Lichts lässt sich so um bis zu 200 Prozent steigern. Dünnschichtmodule könnten so künftig effizienter arbeiten.
Wissenschaftler vom Karlsruher Institut für Technologie, kurz KIT, um Hendrik Hölscher und Radwanul Siddique (arbeitet nun am CalTech) bildeten die beim Schmetterling identifizierten Nanostrukturen auf der Siliziumschicht einer Dünnschicht-Solarzelle nach. Die anschließende Analyse der Licht-Absorption lieferte gute Ergebnisse: Im Vergleich zu einer flachen Oberfläche steigt die Absorptionsrate bei senkrechtem Lichteinfall um 97 Prozent und steigert sich stetig, bis sie bei einem Einfallswinkel von 50 Grad sogar 207 Prozent 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“, erläutert Hölscher.
Das bedeute allerdings nicht automatisch eine Effizienzsteigerung der gesamten Photovoltaikanlage in gleicher Höhe. Denn auch andere Komponenten spielen eine Rolle. Die 200 Prozent bilden eine theoretische Obergrenze für die Effizienzsteigerung.
Vor dem Übertragen der Nanostrukturen auf die Solarzellen ermittelten die Forscher Durchmesser und Anordnung der Nanolöcher auf dem Flügel des Schmetterlings mittels Mikrospektroskopie. Anschließend analysierten sie in einer Computersimulation die Stärke der Licht-Absorption bei unterschiedlichen Lochmustern. Im Projekt arbeiteten die Wissenschaftler mit amorphem Silizium, allerdings ließe sich demnach jede Art von Dünnschichtmodulen mit solchen Nanostrukturen verbessern – sogar in industriellem Maßstab. (nhp)
