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Nano-Antennen-Arrays Forscher peilen Solarzellen-Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent an

Peter Koller

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Einen Solarzellen-Wirkungsgrad von sagenhaften mehr als 90 Prozent glauben Forscher der University of Missouri mit Hilfe von Nano-Antennen (Nantennas) innerhalb der nächsten fünf Jahre erzielen zu können.

Aktuelle siliziumbasierte Solarzellen schaffen es beim Wirkungsgrad in der Regel bestenfalls auf knapp 20 Prozent. Laut Patrick Pinhero, Professor am Chemical Engineering Department der University of Missouri, liegt das vor allem daran, dass traditionelle Solarzellen nur einen vergleichsweise kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums in Energie verwandeln.

Mit ihrem Konzept der Nantennas wollen Pinhero und seine Kollegen das ändern. Beschrieben haben sie die Technologie bereits 2008 in einem Paper namens Solar Nantenna Electromagnetic Collectors.

Gemäß dem Paper bestehen die Nantennas aus mikroskopisch kleinen rechteckigen Spiralen aus Gold-Nanodraht mit einem Durchmesser von etwa 1000 Atomen. Sie werden in einem Druckprozess auf das Substrat aufgebracht.

Trifft eine elektromagnetische Welle einer bestimmten Wellenlänge auf die Nantenna, wird in der Struktur eine stehende Welle im Terahertz-Bereich erzeugt, die in elektrischen Strom umgewandelt werden kann.

Über die Größe der Nantenna-Struktur lässt sich das System auf die Absorption verschiedener Wellenlängen abstimmen.

Laut einer aktuellen Pressemeldung der University of Missouri ist es Pinhero und Kollegen gelungen, ein Nantenna-Array auf Basis eines flexiblen Substrats zu entwickeln, mit dem sich Wärme - etwa von industriellen Anlagen - mit einer Effizienz von mehr als 90 Prozent in elektrischen Strom umsetzen lässt.

Innerhalb der nächsten fünf Jahre wollen die Forscher, die unter anderem von US-Energieministerium finanziert werden, ein kommerzielles Solarzellen-Produkt mit einem entsprechend hohen Wirkungsgrad entwickeln.

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