Goldene Kugeln lassen mehr Strom fließen
Südkoreanische Wissenschaftler nutzen nun fast die gesamte Solarenergie zur Energieherstellung
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Ein Supraball und ein Bild der Beschichtung (Fotos: "ACS Applied Materials & Interfaces") |
Seoul (pte014/25.02.2026/11:50)
Mit unzähligen winzigen Kügelchen aus vielen 1.000 Goldatomen, sogenannten "Supraballs", entziehen Forscher der KU-KIST Graduate School of Converging Science and Technology Sonnenstrahlen nahezu die gesamte in ihnen steckende Energie, um Strom zu erzeugen. Solarzellen heutiger Bauart sind spezialisiert auf bestimmte Frequenzspektren, sodass stets ein Teil des einfallenden Lichts ungenutzt bleibt. Selbst Tandemzellen, die aus unterschiedlichen, übereinander angeordneten Stromwandlern bestehen, lassen noch Teile des Spektrums aus.
40 Mal. dünner als Haare
Die goldenen Supraballs, die einen Durchmesser von gerade einmal 2,1 Mikrometer haben und 40 Mal dünner als ein menschliches Haar sind, fangen, anders als die Oberflächen konventioneller Solarzellen, fast das gesamte Sonnenlicht ein und lenken es auf eine thermoelektrische Zelle, auf deren Oberfläche die Forscher sie angeordnet haben. So gelingt es ihnen, die Absorption von Sonnenlicht fast zu verdoppeln. Thermoelektrische Zellen wandeln Wärme direkt in elektrischen Strom um.
Schon andere Forscher hatten Nanopartikel aus Gold und Silber genutzt, um Sonnenlicht effektiver als bisher einzufangen. Doch auch diese Konstruktionen schafften es nicht, das gesamte Spektrum zu erfassen. Die KIST-Forscher kamen auf die Idee, statt der einzelnen Nanopartikel Kugeln einzusetzen, die sich aus einzelnen Atomen zusammensetzen. Diese nehmen ihre Form selbstständig ein, wenn der Herstellungsprozess entsprechend ausgelegt wird.
Die südkoreanischen Wissenaschaftler haben zunächst Computersimulationen verwendet, um das Design der einzelnen Supraballs zu optimieren und die Leistung von Supraball-Filmen vorherzusagen. Die Ergebnisse der Simulationen haben in der Folge gezeigt, dass die Supraballs mehr als 90 Prozent der Wellenlängen des Sonnenlichts absorbieren.
Gesamtes Licht in Wärme
Um die Kügelchen herzustellen, haben die Experten Millionen Nanopartikel in eine spezielle Flüssigkeit geschüttet, deren Zusammensetzung noch geheim ist. Darin schließen sie sich ohne Einfluss von außen zu Supraballs zusammen. Tropfenweise platzieren die Forscher diese Suspension auf der Oberfläche von thermoelektrischen Zellen, auf denen sie nach dem Trocknen einen dichten, strukturierten Film bildet, der Sonnenlicht effizient einfängt.
Die winzigen Kügelchen wandeln das gesamte Spektrum des Sonnenlichts in Wärme um, die die Zelle zur Stromerzeugung nutzen kann. Die Entwickler haben ihre Zelle in der Fachzeitschrift "ACS Applied Materials & Interfaces" der American Chemical Society vorgestellt.
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