Das ultra-schwarze Material für solare Wärmekraftwerke absorbiert 99,5 % des Sonnenlichts.

Energie

Redaktionsteam der Website für technologische Innovation – 30. Oktober 2025

Idealisierte Ansicht eines Solarthermieparks. [Bild: SIT/KI-generiert]

Ganz in Schwarz

Wenn man sich ein solarthermisches Kraftwerk ansieht, erscheint alles extrem: Ein riesiges Spiegelfeld fängt die Sonnenwärme ein und lenkt sie auf einen Turm von der Größe eines 20-stöckigen Gebäudes. Dort wird die sengende Hitze genutzt, um eine Flüssigkeit zu erhitzen, die dann Turbinen antreibt und Strom erzeugt.

Es ist daher ziemlich überraschend, dass die Effizienz dieser Anlagen zur Erzeugung sauberer und erneuerbarer Energien von Strukturen abhängt, die so klein sind, dass sie mit bloßem Auge unsichtbar sind – tatsächlich ist ein sehr leistungsstarkes Mikroskop erforderlich, um sie zu sehen.

Ziel ist es, ein Material mit der höchstmöglichen Wärmeabsorptionsrate zu finden, das bei Sonnenschein maximale Wärmemenge aufnimmt. Konkret geht es darum, ein möglichst schwärzes Material herzustellen, das so viel Lichtspektrum wie möglich absorbiert, ohne etwas zu reflektieren, und dadurch maximale Wärmemenge speichert.

„Je effektivere Absorptionsmaterialien wir entwickeln können, desto wettbewerbsfähiger werden die Systeme und desto mehr Möglichkeiten eröffnen sich für diese Energieform“, erklärt Professor González de Arrieta von der Universität des Baskenlandes in Spanien. „Wir führen thermooptische Analysen durch, um die Absorptionseigenschaften der uns zugesandten Proben zu messen. International gibt es nur wenige Labore, die sich der Hochtemperaturforschung widmen.“

Und nun hat das Team ein Material gefunden, das sich nicht nur als eines der effizientesten jemals untersuchten erwiesen hat, sondern auch die notwendigen Eigenschaften für seinen praktischen Einsatz in solarthermischen Kraftwerken aufweist.

Die gesamte gigantische Struktur des Solarkraftwerks basiert auf diesen für das bloße Auge unsichtbaren Nanostrukturen. [Bild: González de Arrieta et al. - 10.1016/j.solmat.2025.113840]

Besser als Kohlenstoffnanoröhren.

Das schwärzeste jemals hergestellte Material wurde aus Kohlenstoffnanoröhren gefertigt. Obwohl diese winzigen Röhren in nahezu allen Laborumgebungen Rekorde brechen, eignen sie sich nicht für alle praktischen Anwendungen.

„Kohlenstoffnanoröhren sind bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit nicht stabil. Daher müssen sie mit widerstandsfähigeren Materialien beschichtet werden, was ihre Optimierung einschränkt. Kohlenstoffnanoröhren absorbieren etwa 99 % des Lichts, können aber nicht in Solartürmen eingesetzt werden“, erklärte Arrieta.

Anschließend identifizierte das Team eine weitere Nanostruktur, eine Nanonadel – diese Nanonadeln sind nicht hohl wie Nanoröhren – die aus einer Substanz namens _{Kupferkobaltat} ( _CuCo2O4 ) besteht.

„Sie sind bei hohen Temperaturen deutlich stabiler, und die mit Zinkoxid beschichteten Nanonadeln weisen zudem eine höhere Absorption auf als die bisher verwendeten Nanoröhren. Die aktuell in Solartürmen eingesetzten Materialien (schwarzes Silizium) absorbieren 95 % des Lichts, was bereits sehr viel ist; Kupfer-Kobalt-Nanonadeln hingegen absorbieren 99 % des Lichts, und die mit Zinkoxid beschichteten sogar 99,5 %“, erklärte Arrieta.

Das Team geht davon aus, dass ihr Material schnell unter realen Betriebsbedingungen getestet werden kann und verspricht, die Energieerzeugung selbst in bereits installierten solarthermischen Kraftwerken deutlich zu steigern.

Weitere Neuigkeiten zu:

Weitere Themen