Neues Nanomaterial absorbiert Licht aus allen Richtungen - Weg zu effizienteren Solarzellen

Madrid (Spanien) - In Spiegeln reflektieren die Metallschichten das einfallende Licht fast zu 100 Prozent. Genau das Gegenteil ist möglich, wenn Metallpartikel nur fein genug strukturiert sind: Sie absorbieren einen Großteil des Lichts. Diesen Effekt nutzen nun spanische Wissenschaftler aus, um erstmals einen Rundum-Absorber für Lichtwellen zu konstruieren. Wie sie in der Fachzeitschrift "Nature Photonics" berichten, könnte dieser neuer Werkstoff zu effizienteren Solarzellen und für den Aufbau von optischen Schaltkreisen genutzt werden.

"Licht aus allen Richtungen verschlucken zu können ist sehr wichtig für Solarzellen", sagt Javier Garcia de Abaja vom Instituto de Optica in Madrid. Zusammen mit französischen und britischen Kollegen entwickelte Abaja eine nanostrukturierte Goldschicht, die sichtbares und infrarotes Licht völlig unabhängig vom Einstrahlwinkel absorbierte. Verantwortlich für dieses Verhalten sind millionstel Millimeter kleine Poren, an denen durch das Licht gezielt Oberflächenschwingungen, so genannte Plasmonen - erzeugt werden können. Die Energie der Lichtwellen wird dabei sehr effizient in atomare Vibrationen umgewandelt. Je nach Struktur der nanoporösen Goldschicht lässt sich das Absorptionsverhalten auf verschiedene Wellenlängen optimieren.

Vor allem für Solarzellen ist es wichtig, dass möglichst viel Licht absorbiert wird, um die dabei umgewandelte Energie zur Stromerzeugung nutzen zu können. Bisher war es jedoch von Bedeutung, unter welchem Winkel die Lichtwellen auf ein Absorbermaterial einstrahlen. Lässt sich Licht dagegen rundum verschlucken, ließe sich die Effizienz von Solarmodulen steigern. Von einer großtechnischen Anwendung sind die Forscher noch weit entfernt. Aber mit den Erkenntnissen, die sie mit ihren Goldschichten gewinnen, könnten bald günstige Rundum-Absorber mit ausgeklügelten Nanostrukturen entwickelt werden.