Vorbild Schmetterlingsflügel       

Schmetterlinge haben die Entwicklung eines besonders effizienten Materials für Solarzellen inspiriert. Von dem Falter „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) schauten sich die Forscher um Hendrik Hölscher vom Karlsruher Institut für Technologie die Mikrostruktur der Flügel ab. Sie hoffen, damit eines Tages mehr Strom aus Solarpaneelen gewinnen zu können.

Auffallend schwarz: Der asiatische Falter "Pachliopta aristolochiae" (Foto: R. Siddique, KIT/CalTech)

Die Flügel dieses Schmetterlings absorbieren einen großen Teil des Sonnenlichts. Deshalb sind sie besonders schwarz. Dabei spielt die Struktur der Schuppen auf den Flügeln eine große Rolle. Sie haben winzige Löcher, die kaum einen halben Mikrometer groß sind. Diese „Nanolöcher“ geben zum einen Stabilität, zum anderen sorgen sie dafür, dass mehr Licht absorbiert wird: „Sehr einfach gesprochen: Das Licht wird gefangen“, erklärt Hölscher.

„Nanolöcher“ im Schmetterlingsflügel (Foto: R. Siddique, KIT/CalTech)

Die Forscher entwickelten eine Technik, um die Oberfläche der Schmetterlingsflügel aus Silizium nachzubauen und diese Nanostruktur auf eine Dünnfilm-Solarzelle zu übertragen. Dadurch konnten sie die Lichtabsorption im Vergleich zu glatten Oberflächen je nach Einfallswinkel bis um 200 Prozent erhöhen.

In einer Solarzelle regen die Photonen des einfallenden Sonnenlichts Elektronen in der Zelle an – es fließt Strom. Je mehr Photonen eingefangen werden, desto mehr Strom kann erzeugt werden. Wieviel effizienter das neue Material ist, muss sich jedoch erst zeigen. Im Labor habe das System funktioniert, sagt Hölscher: „Noch gibt es aber keinen Prototyp, den man der Industrie vorführen könnte“.  

Valentin Frimmer