ERLANGEN / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Entwicklung von Perowskit-Solarzellen hat durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz einen bedeutenden Fortschritt erzielt. Forschende haben innerhalb weniger Wochen neue organische Moleküle identifiziert, die den Wirkungsgrad dieser Solarzellen erheblich steigern können.
Die Materialforschung im Bereich der Solarenergie hat durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) einen bemerkenswerten Fortschritt gemacht. Ein internationales Forscherteam, zu dem auch Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN) gehören, hat eine Methode entwickelt, um den Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen zu verbessern. Diese Zellen gelten als vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Silizium-basierten Solarzellen, da sie flexibler und nachhaltiger sind.
Die Forscher kombinierten KI mit vollautomatisierter Hochdurchsatz-Synthese, um innerhalb weniger Wochen neue organische Moleküle zu finden. Diese Moleküle fungieren als Leiter positiver Ladung und steigern den Wirkungsgrad der Solarzellen. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden im renommierten Fachjournal Science veröffentlicht und zeigen, dass mit nur 150 gezielten Experimenten ein Durchbruch erzielt werden konnte, der sonst Hunderttausende von Tests erfordert hätte.
Der Ausgangspunkt der Forschung war eine Datenbank mit rund einer Million virtueller Moleküle, die aus handelsüblichen Substanzen herstellbar wären. Von diesen wurden 13.000 zufällig ausgewählt und mit quantenmechanischen Methoden analysiert. Die Forscher wählten dann 101 Moleküle aus, die sich in ihren Merkmalen stark unterschieden, und stellten diese mit einem Robotersystem her, um Solarzellen zu fertigen und deren Wirkungsgrad zu messen.
Mit den gewonnenen Daten trainierten die Forscher ein KI-Modell, das weitere 48 Moleküle zur Synthese vorschlug. Diese Vorschläge basierten auf einem erwarteten hohen Wirkungsgrad und unvorhersehbaren Eigenschaften. Die von der KI vorgeschlagenen Moleküle führten zu überdurchschnittlich effizienten Solarzellen, die sogar modernste andere Materialien übertreffen konnten.
Die Forscher betonen, dass ihre Strategie nicht nur für die Solarzellenforschung, sondern auch für andere Bereiche der Materialforschung vielversprechend ist. Die Methode könnte beispielsweise bei der Suche nach neuen Batteriematerialien oder der Optimierung ganzer Bauelemente eingesetzt werden. Die Zusammenarbeit mit internationalen Partnern aus Südkorea und China unterstreicht die globale Bedeutung dieser Forschung.
Dieser Fortschritt zeigt, dass durch den geschickten Einsatz von KI und automatisierter Synthese nicht nur Zeit und Ressourcen gespart werden können, sondern auch neue Möglichkeiten für die Entdeckung leistungsstarker Materialien eröffnet werden. Die Forscher sind überzeugt, dass sie mit ihrer Methode nahe am Optimum der möglichen Moleküle sind, auch wenn sie nicht sicher sein können, das beste Molekül unter einer Million gefunden zu haben.
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