Keine Solarzelle, sondern ein Licht erntendes System mit 38 Prozent Wirkungsgrad entwickelt

Pflanzen fangen Licht zunächst ein, um dessen Energie in einem zweiten Schritt mit höchster Effizienz in die gewünschten Kohlenhydrate umzuwandeln. Eine komplexe und fast unmöglich nachzubauende Struktur aus verschiedensten Farbstoffen in Form von Pigmenten ermöglicht diesen Prozess, in dem die gesamte Bandbreite des sichtbaren Lichts eingefangen wird.

Solarzellen können ebenfalls ein sehr breites Spektrum des Lichts aufnehmen, müssen aber in vielen aufeinander folgenden Schichten angeordnet werden. Ein Blatt, eine Alge oder eine Cyanobakterie benötigen für einen besseren Wirkungsgrad nur einen Bruchteil der Dicke. Und leicht sind sie außerdem.

An der Universität Würzburg haben Forschende nun beide Techniken miteinander kombiniert. Sie konnten vier unterschiedliche Farbstoffe identifizieren, welche Licht gut absorbieren. Angeordnet sind diese allerdings in Bändern, vergleichbar mit den Siliziumschichten in Solarmodulen.

Wichtig für die möglichst umfassende Absorption ist eine spezielle Faltung der jeweiligen Molekülketten, die dann übereinander gelegt werden. In Messungen mit jedem einzelnen Farbstoff konnten diese nur zwischen 0,1 und 3 Prozent der Lichtenergie aufnehmen. Ganz anders im Team: Bemerkenswerte 38 Prozent der Lichtenergie blieben in der nur 100 Nanometer dicke Schicht hängen - tausendmal dünner als ein menschliches Haar.

Gemessen wurde dies mithilfe der Fluoreszenz und der dabei feststellbaren Quantenausbeute. So konnte der überragende Wert von 38 Prozent bestätigt werden. Das ist sicherlich weniger als bei einem Blatt, aber bereits im Bereich der besten je im Labor konstruierten Solarmodule. Jetzt braucht es nur noch einen Weg, diese Energie auch nutzbar zu machen.