(hs) Die Drähte nutzen winzige Kügelchen aus Polystyrol als Substrat. Die neu strukturierte Oberfläche der Kügelchen könnte die Effizienz von Anwendungen in der Photovoltaik verbessern, aber auch für Kurzwellenlaser, Leuchtdioden oder Feldemissionsdisplays interessant sein. Die Nanodrähte aus Zinkoxid bilden dabei eine dreidimensionale, halbleitende Struktur um die Kügelchen, die nur wenige Mikrometer Durchmesser haben.
Die Struktur der Drähte organisiert sich selbst aufgrund von quantenmechanischen Gesetzen im Nanokosmos. Das Substrat Polystyrol ist preisgünstig und allgegenwärtig: Es taucht beispielsweise in Joghurtbechern oder in Dämmstoffen wie Styropor oder Sagex auf. Den Empa-Forschern gelang es mit einer eigens entwickelten elektrochemischen Methode, die Leitfähigkeit und elektrolytischen Eigenschaften der Kügelchen so zu variieren, dass sich das Zinkoxid auf ihrer Oberfläche ablagert und regelmäßige Nanodrähte wachsen. Sobald diese Stacheln gezüchtet sind, wird das Polystyrol zerstört.
Was bleibt, sind sphärische Gebilde, die aussehen wie Seeigel und innen hohl sind. Auf der Oberfläche dicht gepackt, verleihen diese Seeigel der Schicht eine dreidimensionale Struktur. Dadurch vergrößert sich ihre Fläche um ein Vielfaches. Die Forscher erwarten, dass die neuartige Oberfläche ausgezeichnete Eigenschaften in der Lichtstreuung besitzt, die deutlich mehr Sonnenlicht absorbiert und Strahlungsenergie effizienter umwandelt. Nun wollen sie daraus extrem dünne Absorber für Solarzellen aus Zinkoxid entwickeln.
Bisher wird Zinkoxid in Solarmodulen vor allem als transparenter Frontkontakt (TCO) eingesetzt. Er trennt den fotoaktiven Halbleiter vom Frontglas und dient bei der Kontaktierung als Elektrode.
