Antireflexionsschicht verbessert Solarzellen

Forscher am Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) haben eine nanostrukturierte Antireflexionsbeschichtung für Solarzellen entwickelt, die einen deutlichen Forschritt in der Solarenergiegewinnung verspricht.

Denn mit beschichteten Solarpanels könnte ein größerer Teil des einfallenden Sonnenlichts genutzt werden – und das unabhängig vom Einfallswinkel. „Diese Entwicklung ist durchaus sinnvoll und interessant“, kommentiert Thomas Mayer, tätig im Fachgebiet Oberflächenforschung an der Technischen Universität Darmstadt, im Gespräch mit pressetext.

„Um die beste Effizienz bei der Solarstromgewinnung zu erreichen, soll eine Solarzelle praktisch jedes einfallende Photon absorbieren und das unabhängig vom Stand der Sonne“, erklärt RPI-Physikprofessor Shawn-Yu Lin den Hintergrund der Entwicklung. Eine unbehandelte Siliziumsolarzelle absorbiert nur 67,4 Prozent des einfallenden Sonnenlichts, während der Rest schon an der Oberfläche durch Spiegelung verloren geht. Mit der nanotechnologischen Beschichtung werden hingegen 96,21 Prozent des einfallenden Lichts absorbiert. So gewaltig, wie es zunächst klingt, ist der Gewinn zwar nicht. „Auch aktuelle kommerzielle Systeme nutzen bereits Beschichtungen“, betont Mayer. Allerdings seien die Angaben der RPI-Forscher über ihre Entwicklung immer noch beeindruckend.

Ein Grund dafür ist, dass die Beschichtung eine hohe Absorption in einem breiten Wellenlängenbereich bietet. Besonders wichtig ist aber die Tatsache, dass die Entwicklung von Lins Team die hohe Lichtausbeute unabhängig vom Einfallswinkel verspricht. „Bisher nutzen wirklich effiziente Solarenergieanlagen Nachführsysteme“, erklärt Mayer. Dadurch soll sichergestellt werden, dass das Licht möglichst exakt senkrecht auf die Solarzellen fällt, da dann die Reflexionsverluste am geringsten sind, so der Wissenschaftler. Eben solche Nachführsysteme könnten durch ihre Entwicklung überflüssig gemacht werden, glauben die Forscher am RPI. Damit würden auch entsprechende Kosten für Anschaffung, Betrieb und Wartung wegfallen.

Die neuartige Antireflexionsbeschichtung ist aus insgesamt sieben Lagen aufgebaut, die je 50 bis 100 Nanometer dick sind. Sie bestehen aus Nanoröhren aus Silizium- und Titandioxid, die schiefwinkelig angeordnet sind. Lin zufolge ist die Beschichtung für fast alle photovoltaischen Materialien geeignet, die in Solarzellen zum Einsatz kommen. Ein Beitrag über die Forschungsarbeit wurde in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals Optics Letters veröffentlicht.