Surrey-Team bricht Rekord mit ultra-dünnen, winkelunabhängigen Solarpaneelen

In einer im ACS Photonics der American Chemical Society veröffentlichten Arbeit beschrieb ein Team der University of Surrey, wie sie Eigenschaften des Sonnenlichts nutzten, um eine ungeordnete Wabenstruktur auf einem Silizium-Wafer zu entwerfen. Ihr Ansatz findet sich in der Natur im Design von Schmetterlingsflügeln und Vogele wider. Das Wabendesign ermöglicht Lichtabsorption aus jedem Winkel und fängt Licht im Solarzelleninneren ein, was mehr Energieerzeugung ermöglicht.

Im Labor erreichten sie Absorptionsraten von 26,3 mA/cm² – eine 25-prozentige Steigerung gegenüber dem bisherigen Rekord von 19,72 mA/cm² aus dem Jahr 2017. Sie erzielten einen Wirkungsgrad von 21 Prozent, erwarten aber weitere Verbesserungen, die den Wert höher treiben werden, was zu Wirkungsgraden führt, die deutlich besser sind als viele kommerziell verfügbare Photovoltaik-Module.

Dr. Marian Florescu vom Advanced Technology Institute (ATI) der University of Surrey sagte: „Eine der Herausforderungen bei der Arbeit mit Silizium ist, dass fast ein Drittel des Lichts direkt reflektiert wird, ohne absorbiert zu werden und die Energie nutzbar zu machen. Eine texturierte Schicht auf dem Silizium hilft dabei, und unser ungeordnetes, aber hyperuniformes Wabendesign ist besonders erfolgreich.“

Dr. Florescu fuhr fort: „Es gibt enormes Potenzial für ultra-dünne Photovoltaik. Angesichts ihres geringen Gewichts werden sie besonders im Weltraum nützlich sein und neue außerirdische Projekte lebensfähig machen. Da sie viel weniger Silizium benötigen, erhoffen wir uns auch hier auf der Erde Kosteneinsparungen, plus Potenzial für mehr Nutzen aus dem Internet of Things und die Schaffung Nullenergie-Gebäude, die lokal mit Strom versorgt werden.“