175 Prozent Effizienzsteigerung bei Solarzellen: Elektroingenieur Stephen Chou und sein Kollege Wei Ding von der Princeton University verbessern die Stromausbeute mit einem hauchfeinen Goldnetz über ihren Plastik-Sonnenkollektoren. Es wirkt als Lichtfalle und verhindert, dass Energie ungenutzt reflektiert werden kann.

„Unsere Nanostruktur ist ein ‚schwarzes Loch’ für einfallendes Sonnenlicht“, sagt Chou über sein Effizienzwunder. Die Solarzelle ist extrem dünn und dabei wie ein Sandwich in mehreren Schichten aus Metallfolie und organischem Kunststoff aufgebaut. Schon diese Konstruktion bringt einen ersten Effizienzgewinn von über 50 Prozent gegenüber herkömmlichen Bauweisen von Kollektoren.

Sonnenstrahlen werden mit einem „Netz“ gefangen und festgehalten

Der Clou: Als Einfallfenster für die Sonnenstrahlen legen Chou und Wei oben drauf ein Netz aus Gold. Dessen Maschen sind enger als die Wellenlänge des Lichts. Der Effekt: Es verhindert nahezu ganz die Reflektion des auf die Solarzelle treffenden Sonnenlichts - nur noch vier Prozent strahlen zurück, 96 Prozent wandelt die Solarzelle in Strom um.

Das Netz ist 30 Nanometer dick, seine Maschen liegen im Abstand von 25 Nanometer und haben einen Durchmesser von 175 Nanometer. Zur Orientierung: Ein Nanometer ist etwa Hunderttausend Mal dünner als ein Menschenhaar.

Die Wissenschaftler nennen ihre Entwicklung plasmonic cavity with subwavelength hole array (PlaCSH). Den Effekt der Struktur sieht ein Beobachter sofort: Während konventionelle Solarzellen farbig schimmern, weil sie ungenutztes Licht wieder abstrahlen, ist Chous Zelle tiefschwarz – sie lässt das Licht mehr zurück strahlen.

Ihre Arbeit veröffentlichten die Princton-Forscher im Fachblatt Optics Express.

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