Solartechnologie: Neuartiges effizientes Lichtsammelsystem

Um Son­nen­licht mög­lichst gut in elek­tri­schen Strom oder ande­re Ener­gie­for­men umwan­deln zu kön­nen, braucht es als aller­ers­ten Schritt ein effi­zi­en­tes Licht­sam­mel­sys­tem. Die­ses soll­te im Ide­al­fall pan­chro­ma­tisch sein, also das gesam­te Spek­trum des sicht­ba­ren Lichts absor­bie­ren.

Ein Vor­bild hier­für sind die Licht­sam­melan­ten­nen der Pflan­zen und Bak­te­ri­en. Die­se fan­gen für die Pho­to­syn­the­se ein brei­tes Licht­spek­trum ein, sind aller­dings im Auf­bau sehr kom­plex und brau­chen vie­le unter­schied­li­che Farb­stof­fe, um die Ener­gie des absor­bier­ten Lichts wei­ter­zu­lei­ten und auf einen zen­tra­len Punkt zu bün­deln.

Auch die vom Men­schen bis­lang ent­wi­ckel­ten Licht­sam­mel­sys­te­me haben Nach­tei­le: Anor­ga­ni­sche Halb­lei­ter wie Sili­zi­um sind zwar pan­chro­ma­tisch, absor­bie­ren das Licht aber nur schwach. Um genug Licht­ener­gie auf­zu­neh­men, sind dar­um sehr dicke, bis in den Mikro­me­ter­be­reich rei­chen­de Sili­zi­um­schich­ten erfor­der­lich – Solar­zel­len wer­den dadurch rela­tiv sper­rig und schwer.

Orga­ni­sche Farb­stof­fe, die sich für Solar­zel­len eig­nen, kom­men deut­lich schlan­ker daher: Ihre Schicht­di­cke beträgt nur um die 100 Nano­me­ter. Aber sie schaf­fen es kaum, einen brei­ten Spek­tral­be­reich zu absor­bie­ren, und sind dar­um nicht son­der­lich effi­zi­ent.

Dünne Schicht nimmt sehr viel Lichtenergie auf