Schmetterlinge lieben Wärme, allem die „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae). Die Natur hat sie mit etwas ganz Besonderem ausgestattet: Einer Flügelbeschichtung, die sämtliche Strahlen der Sonne aufsaugt wie ein Schwamm. Sie erscheint pechrabenschwarz, aber das ist es nicht allein, was zu einer einmaligen Absorptionsrate führt, haben Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) herausgefunden. Die Flügel sind übersät mit Löchern mit einem Durchmesser im Nanobereich, das sind Millionstel Millimeter. Diese entdeckten Hendrik Hölscher vom KIT-Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) und Radwanul H. Siddique, der mittlerweile zum California Institute of Technology gewechselt ist, mit Hilfe der Mikrospektroskopie.


Radwanul H. Siddique, KIT/CalTech

Geeignet für alle Dünnschichtzellen

Sie stellten fest, dass die winzigen Löcher unterschiedliche Durchmesser haben. Per Computersimulation testeten sie zahlreiche Durchmesser-Kombinationen durch und ermittelten jeweils die Absorptionsrate, also den Anteil an Sonnenstrahlen, die nicht reflektiert wurden. Sie stellten fest, dass ein Mix aus Löchern mit Durchmessern zwischen 133 bis 343 Nanometern die besten Ergebnisse brachte. Diesen brachten sie auf der Oberfläche einer Dünnschicht-Solarzelle aus amorphem Silizium an. Das Verfahren ist für Dünnschichtzellen aller Art geeignet.


Tests zeigten, dass Licht, das senkrecht auf diese nanostrukturierte Oberfläche fällt, um 97 Prozent stärker absorbiert wird als bei einer glatten Oberfläche. Wenn sich der Winkel verkleinert wird die Wirkung noch größer. Bei 50 Grad registrierten die Forscher ein Plus von 207 Prozent.

Wärmestrahlen lassen sich ausbremsen

Das bedeutete jedoch nicht, dass Solarmodule zwei- oder gar dreimal effektiver werden. „Auch andere Komponenten spielen eine Rolle. Die 200 Prozent sind daher eher als theoretische Obergrenze für die Effizienzsteigerung zu sehen“, sagt Guillaume Gomard vom IMT.

Wärme mögen Solarzellen nicht so gern, wenn auch Dünnschichtzellen weniger betroffen sind als kristalline. Die Lochdurchmesser können, um übermäßige Erwärmung zu vermeiden, so gewählt werden, dass alle Frequenzen, die der Stromerzeugung dienen, durchgelassen, die wärmenden Infrarotstrahlen jedoch ausgebremst werden.

Bionic Award für die beiden Forscher

Ehe die Oberflächenbehandlung industriell genutzt werden kann vergeht noch einige Zeit. Hölscher und seine Mitarbeiter entwickeln derzeit eine kostengünstige Produktionstechnik. Da mag auch der Bionic Award helfen, der mit 10.000 Euro dotiert ist. Die beiden Forscher erhielten die Auszeichnung jetzt, die vom Verein Deutscher Ingenieure gemeinsam mit der Schauenburg-Stiftung in Mülheim an der Ruhr alle zwei Jahre für herausragende Forschungsarbeiten in der bionischen Produktentwicklung verliehen wird.

via KIT

Teile den Artikel oder unterstütze uns mit einer Spende.
PayPal SpendeAmazon Spendenshopping

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.