Chip kann Licht direkt in Strom umwandeln

Ein Chip aus zahlreichen Nanoröhrchen soll für die Stromerzeugung viel effizienter sein als heutige Solarzellen. Zudem verursachen sie auch nur einen Bruchteil der Kosten. Die Nanoröhrchen können eintretendes Licht ohne Umweg direkt in Gleichstrom umwandeln.

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Die Darstellung zeigt den Aufbau des neuartigen Chips. (Foto: Thomas Bougher, Georgia Institute of Technology)

Die Darstellung zeigt den Aufbau des neuartigen Chips. (Foto: Thomas Bougher, Georgia Institute of Technology)

Bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Strom geht immer erheblich viel Energie verloren, beispielsweise durch auftretende Hitze. Eine Entwicklung von Forschern des Georgia Institutes of Technology soll dies nun ändern. Dafür setzen die Forscher auf Nanoröhrchen, die aus Kohlefasern bestehen.

Mit einer erheblichen Anzahl dieser Nanoröhrchen haben sie einen Chip entwickelt, der aus einer Reihe von so genannten Rectennas besteht. Dabei handelt es sich um Antennen, von denen jede einzelne direkt mit Dioden verbunden ist. Der Strom kann nur in eine Richtung fließen. Jeder einzelne dieser Chips erzeugt dann bei Lichteinfall direkt etwas Strom. Zusammengenommen erreichen die Chips eine entsprechende nutzbare Strommenge.

Zwar liege die Effizienz zum derzeitigen Forschungsstatus noch bei unter einem Prozent. Aber schon bei einem Prozent könnte es sich bei den neuartigen Chips um eine revolutionäre Technik handeln, so Baratunde Cola von des Georgia Institute of Technology. Es sei sogar möglich, einen Wirkungsgrad von 40 Prozent zu erhalten.

Man muss sich dafür quasi einen Wald aus Milliarden vertikal stehenden Nanoröhrchen vorstellen. Werden diese vom Licht getroffen, entstehen oszillierende Lichtwellen, die mit den Nanoröhrchen interagieren. Dabei sind die Spitzen der Röhrchen wie ein Schalter, der quasi im Femtosekunden-Takt an und ausgeht.

Wie schnell ein Femtosekundentakt ist, zeigt eine Berechnung des PBT, dem nationalen Metrologieinstitut Deutschlands:

„In einer Sekunde reist ein Laserstrahl fast bis zum Mond. Wird er dagegen nach 50 Femtosekunden ausgeknipst, hat er eine Strecke zurückgelegt, die kaum den Durchmesser eines menschlichen Haares erreicht. Ein solcher Femtosekunden-Blitz ist in der Lage, chemische und physikalische Vorgänge zu erhellen, die sonst wohl immer vor uns verborgen wären.“

Um letztlich einen Wirkungsgrad von 40 Prozent zu erhalten, muss in naher Zukunft der Widerstand in den Strukturen selbst verringert werden. Innerhalb eines Jahres sei ein Chip mit diesen noch besseren Eigenschaften vorstellbar, so Cola. Ihm zufolge wäre die Effizienz des Chips dann doppelt so hoch wie bei normalen Solarzellen, nur eben auch zu einem Zehntel der Kosten.

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