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Photovoltaik: Lichteinfang mit Blütenblättern

Mit den Mikrostrukturen von Stiefmütterchen kann man die Leistung von Silizium-Solarzellen steigern.
detaillierte Analyse der Stiefmütterchenblüte
Mikrometergroße Kegel mit winzigen Falten sind die Ursache der satten Farben von Stiefmütterchen und können Reflexion an der Oberfläche von Solarzellen minimieren. (Bild: R.Schmager/KIT)

Manchmal entstehen faszinierende Technologien, wenn Wissenschaftler farbenprächtige Blüten betrachten. Eine Forschungsgruppe am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) fand Mikrostrukturen auf der Blüte des Stiefmütterchens (Viola wittrockiana), die Reflexionsverluste drastisch reduzieren. In der Natur führt dieser Effekt zu einem gesättigten Farbeindruck, mit dem die Blüten Bestäuber anlocken. Das Team um Ulrich W. Paetzold vom KIT konnte nun zeigen, dass mit dem gleichen Effekt die Leistung von Silizium-Solarzellen um sechs Prozent relativ gesteigert werden kann. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie nun in der Fachzeitschrift „ACS Photonics“.


Eine detaillierte Analyse der Stiefmütterchenblüte zeigt, dass sie eine Textur aus Kegeln in der Größenordnung von einigen zehn Mikrometern aufweist, die mit winzigen Falten im Nanometerbereich überzogen sind. Überträgt man diese Struktur auf Solarzellen, reduziert sie die Reflexion an der Oberfläche und hält Licht effizient in der Solarzelle gefangen. Die neuen Erkenntnisse sind dabei nicht nur auf Silizium-Solarzellen beschränkt, sondern prinzipiell auf alle Technologien anwendbar, bei denen Reflexionsverluste auftreten. Zudem könne man die natürliche Struktur noch optimieren: „Wir arbeiten derzeit an künstlich gestalteten Strukturen für eine noch größere Lichtausbeute“, sagt Raphael Schmager vom KIT, der Erstautor der Studie.



Weitere Information:
Texture of the Viola Flower for Light Harvesting in Photovoltaics

Advanced Optics and Materials for Next Generation Photovoltaics

 

01.12.2017