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Bild: iStock, teptong

Natur & Energie Energie, die beflügelt

29.01.2018

Wie können Schmetterlingsflügel Solarzellen bei der Energieproduktion helfen? Lesen Sie, wie ein kleiner Flieger die Energieerzeugung verändert.

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Bald sind sie wieder zu sehen: in verschiedensten Farben und Formen gleiten die eleganten Falter durch die Lüfte. Schmetterlinge gelten als die Boten des Frühlings und damit auch als Gute-Laune-Macher. Mit sanften Flügelschlägen fliegen sie von Blüte zu Blüte und scheinen dabei so zart und verletzlich. Jedoch räumt eine Art gerade die Solarbranche auf: Der Gewöhnliche Rose genannte Schmetterling hat eine Flügelstruktur die Wissenschaftler auf eine Idee gebracht hat. Die tiefschwarzen Flügel mit einer Spannweite von 65 bis 85 Millimetern sind mit mikro- und nanostrukturierten Schuppen bedeckt, die das Sonnenlicht über einen großen Spektral- und Winkelbereich fast vollständig absorbieren. Bei genauerem Betrachten zeigt sich, dass diese Schuppen mit winzigen, unregelmäßigen Löchern mit einer Größe von 300 Nanometern versehen sind. Dies ist für die PV-Technik interessant, und daher strebte ein Team des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) an, dies zu erforschen.

Der Mannschaft ist es gelungen, die Licht-Absorptionsrate von Solarzellen durch einen genauen Blick auf die Flügelstruktur des schwarzen Falters zu steigern. Gerade bei den häufig schlechten Lichtverhältnissen in Europa fällt das Sonnenlicht nur selten senkrecht auf Solarzellen. Den Lichteinfang darauf zu verbessern, ist laut den Wissenschaftlern ein Baustein der Energiewende. Wie das funktioniert, hat Hendrik Hölscher vom KIT bei dem genannten Schmetterling abgeguckt. Seine offensichtliche Besonderheit: Er ist dunkelschwarz. Dadurch nimmt der Falter das Sonnenlicht besonders gut auf und verbessert mit der Kraft der Sonne die Wärmegewinnung. Dem Team des KIT ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen. Deren Licht-Absorptionsrate wird dadurch gesteigert: bei senkrechtem Lichteinfall um 97 Prozent und bei einem Einfallswinkel von 50 Grad sogar um 207 Prozent. Die Nanostrukturen des Schmetterlings wurden per Computersimulation für den Einsatz an der Solarzelle als wirksam befunden.

Seinen Ruhm nicht ahnend fliegt der schwarze Falter weiter von Blüte zu Blüte und setzt sein Werk fort. Dass er vielleicht bald eine ganze Branche verändert, lässt den schwarzen Gleiter jedoch vollkommen kalt – er interessiert sich nur für die Wärmegewinnung und Blumen.

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