Nanonoppen halten Licht gefangen 24.10.2013, 16:46 Uhr

Effizientere Solarzellen im LEGO-Stil

Solarzellen für Photovoltaikanlagen sind in den letzten Jahren günstiger geworden, jedoch immer noch kostenintensiver als fossile Brennstoffe. Neue Oberflächen mit winzigen Aluminium-Noppen sollen sie im Rennen nach vorne bringen. 

Die legoähnlichen Aluminium-Noppen auf der Solarzellenoberfläche sind gerade einmal 100 Nanometer hoch. Sie bewirken, dass das Licht längere Wege zurücklegt und führen zu einer höheren Energieausbeute. 

Die legoähnlichen Aluminium-Noppen auf der Solarzellenoberfläche sind gerade einmal 100 Nanometer hoch. Sie bewirken, dass das Licht längere Wege zurücklegt und führen zu einer höheren Energieausbeute. 

Foto: Imperial College London

Auf seiner Jagd nach effizienteren Solarzellen hat der britische Wissenschaftler Nicholas Hylton deren Oberfläche strukturell verändert: Gemeinsam mit seinem Team des Imperial Colleges in London legte er dabei Aluminium-Zylinder in mehreren Reihen auf die Oberfläche. Diese sind winzig klein, gerade einmal 100 Nanometer hoch, und ähneln den Noppen von Legobausteinen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Sandvik Mining and Construction Deutschland GmbH-Firmenlogo
Technical Sales Manager (m/f/d) Sandvik Mining and Construction Deutschland GmbH
Darmstadt Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Wirtschaftsjurist*in / Ingenieur*in (m/w/d) für Contract & Claimsmanagement in Energieprojekten THOST Projektmanagement GmbH
Berlin, Hamburg, Hannover Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in Energieerzeugung (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Netzgesellschaft Gütersloh mbH-Firmenlogo
Leiter (m/w/d) Netzmanagement Netzgesellschaft Gütersloh mbH
Gütersloh Zum Job 
Richard Liesegang GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Projektleiter/-in (m/w/d) Industrieabbruch Richard Liesegang GmbH & Co. KG
Hürth, bundesweit Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Projektleiter*in / Senior Projektmanager*in (m/w/d) Bau- / Immobilienprojekte THOST Projektmanagement GmbH
Pforzheim, Stuttgart Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*innen (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) in der Terminplanung (Oracle Primavera) für Industrieprojekte THOST Projektmanagement GmbH
Mannheim, München, Stuttgart, Memmingen, Freiburg Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Projektleiter*in / Projektmanager*in (m/w/d) Bereich Bau / Immobilien THOST Projektmanagement GmbH
Stuttgart,Pforzheim Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in / Projektmanager*in (m/w/d) für Bauprojekte THOST Projektmanagement GmbH
München Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) in der Projektsteuerung THOST Projektmanagement GmbH
Burghausen,München,Memmingen Zum Job 
Bundesverband Porenbetonindustrie e.V.-Firmenlogo
Bauingenieur / Wirtschaftsingenieur (m/w/d) als Referent Technik und Normung Bundesverband Porenbetonindustrie e.V.
swa Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik / Energietechnik für Netz- und Anlagenbau Strom swa Netze GmbH
Augsburg Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Wirtschaftsjurist*in / Ingenieur*in (m/w/d) für Contract & Claimsmanagement in Projekten der Energiewende THOST Projektmanagement GmbH
Freiburg im Breisgau, Mannheim, München, Stuttgart, Memmingen Zum Job 
DEKRA Automobil GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger vorbeugender Brandschutz (m/w/d) NRW DEKRA Automobil GmbH
verschiedene Standorte Zum Job 
DEKRA Automobil GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger Gebäudetechnik - Lüftungsanlagen & Rauchabzugsanlagen (m/w/d) NRW DEKRA Automobil GmbH
Verschiedene Standorte Zum Job 
FFG Flensburger Fahrzeugbau Gesellschaft mbH-Firmenlogo
Elektrokonstrukteur/ Techniker (m/w/d) für Funkanlagen FFG Flensburger Fahrzeugbau Gesellschaft mbH
Flensburg Zum Job 
DEKRA Automobil GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger Druckbehälter & Anlagen (m/w/d) NRW DEKRA Automobil GmbH
verschiedene Standorte Zum Job 
HumanOptics Holding AG-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur Prozessentwicklung (m/w/d) HumanOptics Holding AG
Sankt Augustin Zum Job 
Stadtwerke Leipzig GmbH-Firmenlogo
Ingenieur als Teamleitung Projektentwicklung - Erzeugungstechnologien (m/w/d) Stadtwerke Leipzig GmbH
Leipzig Zum Job 

Aluminium-Noppen auf der Oberfläche vergrößern Energieausbeute

Die spezielle Form der Noppen bewirkt, dass die Solarzellen das Sonnenlicht anders aufnehmen: Einzelne Lichtstrahlen verändern durch Reflektion ihre Richtung. Die Lichtstrahlen sind zwischen den Noppen eingefangen und legen längere Wege zurück, was eine größere Energieausbeute bedeutet.

Auch das Material der Noppen spielt eine Rolle. In der Vergangenheit verwendete man häufig Silber und Gold. Diese sind zwar stark leitend, absorbieren aber auch eine gewisse Menge an Licht. „Das Aluminium reagiert anders mit dem Licht. Es streut das Licht besser, während es durch das Solarmodul mit der Noppenoberfläche wandert“, sagt Hylton. Außerdem sei das Aluminium eine preiswerte Alternative zu Silber und Gold.

Polymere lassen sich wie Tinte auf die Oberfläche drucken  

Auch Ji-Seon Kim und ihre Kollegen am Institut für Festkörperphysik des Imperial Colleges wollen die Herstellungskosten von Solarmodulen senken. „Die hohen Kosten der traditionellen Solarmodule entstehen vor allem dadurch, dass deren kristalline Silikon-Oberfläche unter hohen Temperaturen und im Vakuum hergestellt wird“, sagt Kim.

Eine günstigere Alternative dazu sind organische Halbleiter-Materialien, speziell Polymere, die man verflüssigt und wie eine Tinte in einer hauchdünnen Schicht auf die Oberfläche druckt. Auch große Oberflächen können mit diesem Kunststoff überzogen werden. „Das ist wesentlich billiger als Silikon und die Kosten pro Watt erzeugter Elektrizität liegen entsprechend niedriger“, sagt Kim.

Das Problem, wie sich Polymer-Moleküle in ihrer Ausrichtung kontrollieren lassen, haben die Wissenschaftler ebenfalls gelöst. Winzige Nanopfade geben die Richtung der elektrischen Ladung vor und ermöglichen es der Solarzelle, mehr Strom zu produzieren. Für den kommerziellen Markt seien diese neuen Polymer-Solarzellen in etwa fünf bis zehn Jahren verfügbar. 

Ein Beitrag von:

  • Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck ist seit 2001 journalistisch unterwegs in Print- und Online-Medien. Neben Architektur, Kunst und Design hat sie sich vor allem das spannende Gebiet der Raumfahrt erschlossen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.