Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben mithilfe von KI neue organische Moleküle entdeckt, mit denen sich der Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen erhöhen lässt. Die Hintergründe.
Die Solarenergie gilt als wichtiger Bestandteil der Energiewende. Doch bisherige Solarzellen aus Silizium haben ihre Grenzen. Als vielversprechende Alternative gelten jedoch Perowskit-Solarzellen. Diese Zellen sind nicht nur flexibler und günstiger in der Herstellung, sondern könnten auch eine höhere Effizienz erreichen.
Das Problem: Die Suche nach passenden Materialien ist relativ aufwendig – bis jetzt. Denn Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben kürzlich demonstriert, wie Künstliche Intelligenz (KI) diesen Prozess enorm beschleunigen könnte.
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Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen: Wie KI die Forschung vorantreibt
Normalerweise müssen Wissenschaftler Tausende Moleküle einzeln herstellen und testen, um geeignete Materialien für Solarzellen zu finden. Das kostet viel Zeit und viele Ressourcen. Doch die KIT-Forscher setzen auf eine Kombination aus maschinellem Lernen und automatisierter Synthese.
Statt Hunderttausende Tests durchzuführen, benötigten sie nur 150 gezielte Experimente, um neue Materialien zu entdecken. Dafür erstellten die Wissenschaftler zunächst eine Datenbank mit einer Million potenzieller Moleküle. Von diesen wählten sie per Zufallsprinzip 13.000 aus und untersuchten sie auf wichtige Eigenschaften wie ihr Energieniveau und ihre Geometrie.
Am Ende blieben 101 Moleküle über, die mithilfe eines Roboters automatisch hergestellt und getestet wurden. Mit den gesammelten Daten trainierten die Forscher dann ein KI-Modell, das anschließend neue Moleküle vorschlug. Dabei achtete die KI auf zwei Kriterien: einen hohen Wirkungsgrad und ausgefallene Eigenschaften.
Ausgefallene Materialien führen zum Erfolg
Gerade bei unsicheren Prognosen lohnt sich laut den Forschern ein genauerer Blick. Denn manchmal stecke ein ungeahnter Erfolg dahinter: Mit den vorgeschlagenen Molekülen konnten die Wissenschaftler den Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen auf 26,2 Prozent erhöhen.
Das Besondere an dem Ansatz: Er spart nicht nur enorm viel Zeit, sondern kann auch in anderen Bereichen der Materialforschung angewendet werden. Egal, ob neue Batterien oder Bauteile: KI könnte die Entwicklung verändern. Außerdem birgt sie das Potenzial, Merkmale zu entdecken, die Menschen mutmaßlich entgehen.
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