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wid-en Groß-Gerau - Nach dem Vorbild von Schmetterlingsflügeln haben Forscher eine Art löchrige Oberfläche geschaffen, die mehr Licht absorbiert als herkömmliche, flache Solarzellen. Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Schmetterlingsflügel sammeln Strom

Gewöhnliche Solarzellen sind größtenteils ebene Flächen. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher jetzt Schmetterlingsflügel als Inspiration für sich entdeckt. Die besondere Struktur soll es ermöglichen, mehr Licht zu absorbieren.


Gewöhnliche Solarzellen sind größtenteils ebene Flächen. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher jetzt Schmetterlingsflügel als Inspiration für sich entdeckt. Die besondere Struktur soll es ermöglichen, mehr Licht zu absorbieren. Die Flügel des Schmetterlings "Gewöhnliche Rose" (Pachliopta aristolochiae) weisen Nanostrukturen mit kleinsten Löchern auf, die das einfallende Licht über ein breites Spektrum aufnehmen. "Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale Wärmegewinnung das Sonnenlicht besonders gut absorbiert", erklärt Dr. Hendrik Hölscher vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) am KIT.

Eine bis zu 200 Prozent gesteigerte Licht-Absorptionsrate kann erreicht werden, wenn diese Nanostrukturen auf Solarzellen übertragen werden. Testversuche mit einer angepassten Silizium-Schicht waren sehr vielversprechend. 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", sagt Hendrik Hölscher.

Die Absorptionsrate ist nicht gleichbedeutend mit einer direkten Effizienzsteigerung. "Auch andere Komponenten spielen eine Rolle. Die 200 Prozent sind daher eher als theoretische Obergrenze für die Effizienzsteigerung zu sehen", ergänzt der Kollege Guillaume Gomard. Den größten Erfolg erzielte das Team mit unregelmäßig angeordneten Löchern mit unterschiedlichen Durchmessern von 133 bis 343 Nanometer. (vm/en-wid)

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