Ätzen per Laser macht Solar-Absorber perfekt
Forscher der University of Rochester fangen Sonnenwärme mit nanofeinen Linien komplett ein
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Per Laser behandelter thermoelektrischer Generator (Foto: J. Adam Fenster) |
Rochester (pte023/05.02.2020/13:30) Den perfekten Absorber für solare Wärme haben Forscher an der University of Rochester http://rochester.edu entwickelt. Er nutzt nahezu die gesamte Energie, die ihn trifft und strahlt fast nichts ab, macht also kaum Verluste. Die Wärme lässt sich direkt nutzen, etwa für industrielle Prozesse, oder in Strom umwandeln.
Femtosekunden-Laser
Forschungsleiter Chunlei Guo hat den perfekten Absorber mittels Oberflächen-Ätzen gebaut. Mit einem starken Femtosekunden-Laser haben er und sein Team in die metallische Oberfläche ein spezielles Muster geritzt. Während unbehandeltes Metall einen großen Teil der solaren Strahlung reflektiert, verhindert das Muster diesen Verlust. Die nanofeinen Linien sorgen zudem dafür, dass der Metallkörper nur die Wärmestrahlen einfängt. Außerdem gibt der heiße Körper kaum Wärmestrahlen ab.
Schon vor Jahren hat das Guo-Laboratorium schwarze, also reflexionsfreie Metalloberflächen, hergestellt. "Doch das reichte nicht. Um einen perfekten Absorber herzustellen, musste er zudem selektiv sein", unterstreicht Guo. Das sei seinem Team gelungen. Diese Technik sei wichtig für jede Art von Energiegewinnung aus der Sonne. Er habe den Absorber beispielsweise mit einem thermoelektrischen Generator zur Stromerzeugung gekoppelt.
Wolfram bestes Material
Guos Team experimentierte mit Aluminium, Kupfer, Stahl und Wolfram. Letzteres brachte die besten Ergebnisse. Es hatte den größten Wirkungsgrad. Er stieg auf 130 Prozent, verglichen mit unbehandeltem Metall. Die Laserätztechnik lässt sich auch für andere überraschende Effekte nutzen. Je nach eingeritztem Muster, wird eine metallische Oberfläche superwasserabweisend oder superwasseranziehend. Fällt auf eine solche Oberfläche ein Wassertropfen, wird er entgegen der Schwerkraft in die Höhe geschleudert. Metallplättchen, die derart behandelt sind, gehen nicht unter, obwohl sie ein höheres spezifisches Gewicht als Wasser haben (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20191108003 ).
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