Kurze Laser-Pulse machen Metall zu hocheffizientem Sonnenlicht-Fänger

Forscher der University of Rochester haben mit ihrem Laser zur Ober­flä­chen-Bearbeitung von Metall jetzt nicht nur erreicht, dass Gegenstände nicht mehr im Wasser versinken, sondern auch Sonnenenergie mit maxi­maler Effizienz anzapfen. Die früheren Demonstrationen ihrer Fähigkeiten waren in erster Linie eindrucksvoll, weil metallische Objekte sich konsequent weigerten, auf den Grund eines Wasserbeckens zu sinken. Sicherlich gibt es auch dafür praktische Anwendungen. Allerdings hatten die Forscher eine Idee, die noch wesentlich stärker Einfluss auf die Praxis haben kann. Denn sie schaffen es, die Energie des Sonnenlichts mit sehr hoher Effizienz aufzufangen.

Die Grundlage dessen ist die Veränderung der Struktur einer metallischen Oberfläche mit Laser-Pulsen mit einer Dauer im Femtosekunden-Bereich. Die üblicherweise schimmernde Fläche wird dadurch in ein mattes Schwarz umgewandelt, was ein starker Hinweis auf eine hohe Absorbtionsrate des Lichts ist. Es ist sogar möglich, Strukturen zu schaffen, die sehr selektiv darauf ausgelegt sind, die Spektren des Sonnenlichts einzufangen und parallel weitgehend zu verhindern, dass die Wärmestrahlung des Metallkörpers wieder abgegeben wird.

Mehr als nur schwarzes Metall

"Um den perfekten Sonnenabsorber zu entwickeln, braucht man mehr als schwarzes Metall", erklärte Chunlei Guo, Optik-Professor an der Uni. Denn die gleichzeitige Abstrahlung auf der großen Empfangsfläche sorgt dafür, dass solarthermische Elemente oft nur einen begrenzten Wirkungsgrad mitbringen. Durch die weitgehende Isolierung nach Innen erhält man aber eine enorme Effizienz.

Die Forscher haben in ihren Experimenten mit Aluminum, Kupfer, Stahl und Wolfram gearbeitet. Die besten Ergebnisse erzielte man mit Wolfram, das in der Solarthermie bereits eine große Rolle spielt. Die Effizienz konnte hier durch die Laser-Bearbeitung der Oberfläche noch einmal um 130 Prozent gesteigert werden. Die aufgefangene thermische Energie kann dann genutzt werden, um entweder Heizenergie zu bekommen oder aber eben Stromgeneratoren anzutreiben.

Siehe auch: Neuer Speicher nimmt Solarenergie auf und behält sie über Jahre