Bessere Solarzellen, transparente Technologie und mehr

Vor allem Solarzellen auf Basis von Perowskit sind ein gutes Beispiel, das verdeutlicht, welche Möglichkeiten die neue, computergestützte Technologie bietet. Das Mineral verspricht eine herausragende Stromausbeute, die bei einem mehrschichtigen Solarmodul deutlich über 30 Prozent liegen würde.

Allerdings lässt die Langlebigkeit zu wünschen übrig, was durch das Hinzufügen weiterer Elemente, eine Änderung des Herstellungsprozesses oder die Verwendung zusätzlicher Beschichtungen geändert werden könnte. Allerdings ist die Auswahl an Kandidaten und die Anzahl der Möglichkeiten riesig. Zudem kann es parallel zu einer Verschlechterung der Effizienz kommen.

Ein am MIT entwickeltes und in Nature Communications veröffentlichtes automatisiertes Verfahren soll diesen aufwändigen und vor allem langwierigen Prozess der Materialanalyse radikal beschleunigen. Derzeit wird von einer 85-fachen Steigerung der Geschwindigkeit, mit der Eigenschaften analysiert werden können, gesprochen, mit dem Ziel, eine weitere Steigerung zu erreichen.

Möglich machen dies zwei Algorithmen, die Bilder der Proben untersuchen, die von einer Hyperspektralkamera aufgenommen wurden. Mehrere Hundert davon konnten dank der Fotos, die weit mehr als nur sichtbares Licht zeigen, zuverlässig analysiert werden. Der Zeitaufwand wird in der Studie mit weniger als 30 Minuten angegeben, wofür sonst mehrere Messtage erforderlich gewesen wären.

Im Fokus standen die Bandlücke, die auch die elektrische Leitfähigkeit bestimmt, und die Haltbarkeit des Materials. Beides ist für effiziente und langlebige Solarzellen unerlässlich. Bei der anschließenden Untersuchung bereits bekannter Legierungen lag die Genauigkeit bei rund 98 Prozent. Nicht schlecht.

Der Prozess der Bereitstellung neuer Samples in neuen Zusammensetzungen wird derzeit optimiert. Es sollen verschiedene Kombinationen ausgedruckt werden, um die Ergebnisse in wenigen Minuten zu erhalten. Ziel ist es, unterbrechungsfrei neue Materialien zu produzieren und zu testen. Ganz realistisch könnten dann Millionen unterschiedlicher Materialproben vollautomatisch getestet werden.

Ziel ist es nicht nur, die nächste Generation von Solarzellen zu entwickeln. Auch Halbleiter aus völlig neuen Materialien, völlig transparente Schaltkreise und ganze Geräte sowie bessere, effizientere Bildschirme gehören zu den geplanten Projekten.

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