Forschung

Photovoltaik wie beim Schmetterling

Schmetterlingsflügel inspirierten nun Forscher am Karlsruher Institut für Technologie. Die Nanostruktur der Flügel lässt sich nämlich auf Solarzellen übertragen. Lesen Sie hier, wie das funktioniert.

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Der pechschwarze Schmetterling ließ die Forscher auf neue Erkenntnisse kommen.

Normalerweise bleibt das Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, ungenutzt. Doch Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Schmetterlingsflügel nun genauer untersucht und damit eine viel effizientere Art der Photovoltaik entdeckt.

200 Prozent Steigerung

„Gewöhnliche Rose“ heißt die Schmetterlingsart, von deren Flügel die Forscher die Nanostrukturen übernommen haben. Kleinste Löcher in den Schmetterlingsflügeln absorbieren Licht über ein breites Spektrum deutlich besser als glatte Oberflächen. Die Forscher konnten diese Strukturen nun auf Solarzellen übertragen und somit die Absorptionsrate um bis zu 200 Prozent steigern. „Dies ist vor allem für europäische Lichtverhältnisse interessant, da hier häufig diffuses Licht herrscht und das Licht nur selten senkrecht auf die Solarzellen fällt“, so Hendrik Hölscher, Forscher am KIT.

Schwarz wie die Nacht

Der dunkelschwarze Schmetterling kann die Wärmegewinnung aus dem Sonnenlicht optimal absorbieren. „Das Optimierungspotenzial, das eine Übertragung dieser Strukturen für die Photovoltaik hat, fiel deutlich höher aus, als wir vermutet hatten“, so Hendrik Hölscher. Auf der Siliziumschicht einer Dünnfilm-Solarzelle bildeten die Wissenschaftler die Nanostrukturen des Schmetterlingsflügel nach.

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133 Nanometer

In den Versuchen der Forscher zeigte sich, dass unregelmäßig angeordnete Löcher mit verschiedenen Durchmessern die stabilste Absorptionsraten bei variierenden Einfallswinkeln bringen. Wie beim Schmetterling wurden die Löcher deshalb zufällig und unterschiedlich groß angeordnet. Die Löcher haben dabei nur einen Durchmesser von 133 bis 343 Nanometer. Die Absorptionsrate von 200 Prozent sei aber mehr ein Richtwert, weil auch andere Komponenten miteinfließen können, so Hölscher.

Beim dritten österreichischen Klima-Kälte-Tag hielt die Physikerin und Grundlagenforscherin Ille Gebeshuber einen Vortrag über Biomimetik und Nanotechnologien. Hier spricht sie ebenfalls über die besonderen Schmetterlingsflügel. Sehen Sie hier ihren Vortrag beim Klima-Kälte-Tag von HLK:

https://www.youtube.com/watch?v=W7D5FQ6LFuo