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29.11.2017

Mehr Licht in die Zelle - Mehr Leistung aus dem Modul durch Stiefmütterchenprinzip

Neue Oberflächenstruktur steigert Lichtausbeute bei Photovoltaikmodulen - Vorbild ist die Natur mit intelligentem Lichteinfang bei Blütenblättern.

Kegelförmige Blütenoberfläche der Blüte eines Stiefmütterchens dient als "Lichtfalle" für mehr Absorption

Kegelförmige Blütenoberfläche der Blüte eines Stiefmütterchens dient als "Lichtfalle" für mehr Absorption REM-Aufnahme ©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. Quelle: KIT