Geen zonnecel, maar een lichtoogstsysteem met 38 procent efficiëntie ontwikkeld

Planten vangen eerst licht op om de energie ervan in een tweede stap met maximale efficiëntie om te zetten in de gewenste koolhydraten. Dit proces, waarbij het hele spectrum van zichtbaar licht wordt opgevangen, wordt mogelijk gemaakt door een complexe en bijna onmogelijk na te maken structuur die bestaat uit een grote verscheidenheid aan kleurstoffen in de vorm van pigmenten.

Zonnecellen kunnen ook een zeer breed lichtspectrum absorberen, maar moeten in veel opeenvolgende lagen worden opgebouwd. Een blad, algen of cyanobacteriën hebben slechts een fractie van de dikte nodig voor een betere efficiëntie. En ze zijn ook licht van gewicht.

Onderzoekers van de Universiteit van Würzburg hebben nu beide technieken gecombineerd. Ze konden vier verschillende kleurstoffen identificeren die goed licht absorberen. Deze zijn echter in banden gerangschikt, vergelijkbaar met de siliciumlagen in zonnepanelen.

Een speciale vouwing van de respectieve moleculaire ketens, die vervolgens op elkaar worden gelegd, is belangrijk voor een zo volledig mogelijke absorptie. Bij metingen met elke afzonderlijke kleurstof waren ze slechts in staat om tussen 0,1 en 3 procent van de lichtenergie te absorberen. Bij het team was het helemaal anders: een opmerkelijke 38 procent van de lichtenergie bleef in de laag, die slechts 100 nanometer dik was - duizend keer dunner dan een menselijke haar.

Dit werd gemeten met behulp van fluorescentie en de kwantumopbrengst die bepaald kon worden. Dit bevestigde de uitstekende waarde van 38 procent. Dit is zeker minder dan een blad, maar ligt al in de buurt van de beste zonnepanelen die ooit in het laboratorium zijn gemaakt. Nu is er alleen nog een manier nodig om deze energie te benutten.