Pflanzen fangen zunächst Licht ein, um in einem zweiten Schritt dessen Energie mit höchster Effizienz in Kohlenhydrate umzuwandeln. Eine komplexe und kaum reproduzierbare Struktur aus verschiedensten Farbstoffen in Form von Pigmenten ermöglicht diesen Prozess, bei dem das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts erfasst wird.
Auch Solarzellen können ein sehr breites Lichtspektrum absorbieren, allerdings müssen sie in mehreren aufeinanderfolgenden Schichten angeordnet sein. Ein Blatt, eine Alge oder ein Cyanobakterium benötigt nur einen Bruchteil der Dicke, um am wirksamsten zu sein. Darüber hinaus sind sie leicht.
Forscher der Universität Würzburg haben nun beide Techniken kombiniert. Sie konnten vier verschiedene Farbstoffe identifizieren, die Licht gut absorbieren. Allerdings sind diese streifenförmig angeordnet, vergleichbar mit den Siliziumschichten von Solarmodulen.
Um eine möglichst vollständige Absorption zu erreichen, ist eine spezielle Faltung der jeweiligen Molekülketten wichtig, die dann übereinander gelegt werden. Messungen mit jedem einzelnen Farbstoff absorbierten nur zwischen 0,1 und 3 % der Lichtenergie. Das Team kam zu einem völlig anderen Ergebnis: 38 % der Lichtenergie blieben in der nur 100 Nanometer dicken Schicht, tausendmal dünner als ein menschliches Haar.
Dieses Phänomen wurde anhand der Fluoreszenz und der damit bestimmbaren Quantenausbeute gemessen. Diese Messung bestätigte den außergewöhnlichen Wert von 38 %. Es ist sicherlich weniger als eine Platte, aber es liegt bereits im Bereich der besten Solarmodule, die jemals in einem Labor gebaut wurden. Es bleibt nur noch, einen Weg zu finden, diese Energie nutzbar zu machen.
