Insektenaugen inspirieren zu neuem Solarzellen-Design

Das Facettenauge der Fliege inspierte Forscher der Stanford Universität zur Entwicklung einer einzig- und neuartigen Solarzelle.

Nach Auffassung der Wissenschaftler könnte die Anordnung einzelner kleiner Solarzellen, den Mikrolinsen im zusammengesetzten Insektenauge nachempfunden, den Weg zu einer neuen Generation modernster Photovoltaiktechnik ebnen.

Das Stanford Team fand heraus, dass sich das Facettendesign als sogenanntes Pervoskit bestens zum Schutze des zerbrechlichen Photovoltaikmaterials vor Hitze und Feuchtigkeit aber auch vor mechanischem Verschleiss eigent. Die neuesten Studienergebnisse wurden in der Zeitschrift „E & ES“ Energy & Environmental Science veröffentlicht.

Die Natur zum Vorbild – das Auge der Fliege

Der Augentyp des Facetten- oder Komplexauges mit bienenwabenähnlichem Muster besteht aus Hunderten winziger Einzelaugen, den Ommatidien und ermöglicht dem Insekt, das Umgebungsbild aus einzelnen Bildpunkten zusammenzusetzten.

Inspiriert durch das aus zahllosen segmentierten Augen bestehende Fliegenauge mit eingebauter Redundanz schuf das Stanford Team eine im Aufbau ähnlich zusammengesetzte Solarzelle. Diese besteht aus einer weiten Wabe Perovskit-Mikrozellen, welche jeweils in einem sechseckigen Gerüst mit einer Breite von nur 0,02 Zoll (500 Mikrometer) eingekapselt sind.
Das Gerüst besteht aus einem vergleichsweise preiswerten Epoxidharz, welches in der Mikroelektronikindustrie vielfach verarbeitet wird. Dank seiner Elastizität schützt das verwendete Harz vor Schäden durch eine mechanische Beanspruchung und macht die Zellen somit widerstandsfähiger für Beschädigungen und Bruch.

Perovskiten – vielversprechend und kostengünstig

„Perovskiten sind nicht nur vielversprechende, sondern auch kostengünstige Materialien, welche Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln“ so Reinhold Dauskardt, Professor für Materialwissenschaft „und dabei ebenso effizient wie herkömmliche Solarzellen aus Silizium. Das Problem ist, dass Perowskiten extrem instabil und mechanisch sehr zerbrechlich sind. Sie würden den Herstellungsprozess kaum überleben, geschweige denn langlebig den Umwelteinflüssen standhalten.“ so der Senior Autor der Studie weiter.

Der Student und Co-Autor der E & ES Studie N. Rolston beschreibt die „Perovskiten als die zerbrechlichsten Materialien, welche jemals in der Geschichte unseres Labors getestet wurden“. Die Struktur des Perovskit Materials ist spröde und kristallartig und die mechanischen Eigenschaften ähneln denen des Speisesalzes.

Während der Studie durchgeführte Tests zeigten deutlich, dass das Gerüst der Zelle wenig Einfluss darauf hat, wie effizient Perovskit Licht in Elektrizität umwandelt.

Quelle: stanford

Bild: Thomas Shahan/Creative Commons

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