Dünnschichtzellen gelten als die Zukunft der Photovoltaik. Die neue Technik soll Solarstrom günstiger und variabler einsetzbar machen. Größte Hürde für die Kunststoffschichten ist ihr bisher geringer Wirkungsgrad. US-Wissenschafter haben nun ein neues Material aus Nanotechnologie entwickelt, das zur Entwicklung von Solarzellen von bisher unerreichter Effizienz führen könnte.
Herkömmliche Solarzellen sind typischerweise mehrere Hundert Mikrometer dick. Derzeit wird nach Wegen gesucht, Zellen im Nanometer-Bereich herzustellen ohne dabei Leistung einzubüßen. Das grundsätzliche Problem dabei ist allerdings, dass dünnere Zellen weniger Licht absorbieren.
Die Profesoren Harry Atwater und Koray Aydin nahmen sich dieses Problems an. Sie entwickelten ein neues Material im Nanobereich, indem sie sich exotischen optischen Effekten annahmen, die im Nanobereich auftreten.
Das Super-Material macht sich ein Phänomen zu Gute, das sich optische Resonanz nennt. So wie eine Radioantenne Radiowellen nicht nur absorbiert, sondern auch mit ihnen schwingt, können nanostrukturelle optische Antennen mit Licht im sichtbaren und auch im Infrarotbereich mitschwingen und sie absorbieren.
Atwater und Aydin demonstrierten diesen Breitbandeffekt mit einem 260 Nanometer dicken Film aus Silber und Siliziumdioxid. Isoliert voneinander sind Silber und Siliziumdioxid hochreflektierend, aber in einem Gittermuster können die Schichten rund 70 Prozent des gesamten sichtbaren Lichts absorbieren. Erste Tests ergaben eine fünffache Steigerung im Wirkungsgrad.
Strom produzierende Autokarosserien, Gebäudefassaden als Energiespender oder transparente Solarzellenfilme auf Fensterscheiben könnten damit in naher Zukunft marktreif sein.
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