Karlsruhe (pm/da) Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, die Leistung von Photovoltaik-Anlagen zu verbessern, indem sie sich an der Funktionsweise eines Schmetterlingsflügels orientiert haben. Dieser weise Nanostrukturen auf, die das Licht deutlich besser absorbierten als glatte Oberflächen, so das KIT. Die Forscher konnten so die Licht-Absorptionsrate um bis zu 200 Prozent steigern.
Als Vorbild dienten den Wissenschaftlern um Hendrik Hölscher und Radwanul H. Siddique (ehemals KIT, jetzt CalTech) die Flügel des Schmetterlings ,,Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae). Diese zeichnen sich durch Nanostrukturen, also kleinste Löcher, aus, die das Sonnenlicht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Den Forschern ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen.
Unregelmäßiges Lochmuster absorbiert am meisten Licht
Mittels Mikrospektroskopie ermittelten die Forscher Durchmesser und Anordnung der Nanolöcher auf dem Flügel des Schmetterlings. Anschließend analysierten sie die Stärke der Licht-Absorption bei unterschiedlichen Lochmustern in einer Computersimulation, wobei sie feststellten, dass unregelmäßig angeordnete Löcher mit verschiedenen Durchmessern am meisten Licht absorbieren konnten. In ihrem Versuch platzierten die Wissenschaftler daher die Löcher auf einer Solarzelle zufällig und mit einem Durchmesser von 133 bis 343 Nanometern.
Nanostrukturen absorbieren bis zu 200 Prozent mehr Licht
,,Das Optimierungspotenzial, das eine Übertragung dieser Strukturen für die Photovoltaik hat, fiel deutlich höher aus, als wir vermutet hatten“, sagt Dr. Hendrik Hölscher vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) am KIT. Insgesamt sei so eine Steigerung um bis zu 207 Prozent erreichbar. Dies ist laut Hölscher vor allem für europäische Lichtverhältnisse interessant, da hier häufig diffuses Licht herrscht und das Licht nur selten senkrecht auf die Solarzellen fällt.
Grafik: Radwanul H. Siddique, KIT/CalTech
