Simulation auf KI-Basis für bessere Solarzellen

Neues Computer-Projekt von MIT und Google Brain weist den Weg zu höheren Wirkungsgraden

Solarzelle: erzeugt mehr Strom mittels Software (Foto: analogicus, pixabay.de)

Cambridge (pte025/09.12.2021/11:49)

Solarzellen, die mehr Strom aus dem Licht der Sonne herstellen, lassen sich jetzt mit Hilfe einer Simulationssoftware entwickeln, die auf künstlicher Intelligenz basiert. Forscher am Massachusetts Institute of Technology https://web.mit.edu/ (MIT) in Cambridge/USA und Google Brain https://research.google/teams/brain/, der Deep-Learning-Abteilung von Google haben die Software aufgebaut.

[b]Wechselseitige Beeinflussung[/b]

Die Verbesserung des Wirkungsgrades von Solarzellen ist bisher ein zeitaufwändiges Geschäft, weil es zahlreiche Variable gibt, die sich gegenseitig beeinflussen. So lässt sich das Material in einem engen Rahmen modifizieren, die Dicke spielt eine Rolle und die geometrische Anordnung der elektrischen Anschlüsse. Bisher wird eine Variable, von der vermutet wird, dass sie eine Rolle spielt, verändert. Erst wenn die Zelle in dieser neuen Form gebaut worden ist lässt sich sagen, ob die Vermutung richtig war und der Wirkungsgrad sich verbessert hat.

[b]Direkte Antworten[/b]

Bei der klassischen Computersimulation von Optimierungsbemühungen bei der Solarzellenmodifikation wird lediglich klar, ob eine bestimmte Maßnahme den Wirkungsgrad verbessert oder verschlechtert. Die neue Software gibt zusätzlich darüber Auskunft, wie die einzelnen Parameter das Ergebnis beeinflusst haben. „Unsere Software sagt Ihnen direkt, was mit der Effizienz passiert, wenn wir diese Schicht etwas dicker machen oder die Eigenschaften des Materials ändern", sagt Professor Giuseppe Romano vom Institute for Soldier Nanotechnologies, das speziell Militärtechnologien entwickelt.

[b]Software gibt die Richtung vor[/b]

„Unsere Simulationssoftware sagt uns nicht nur, welche Verbesserung wir mit einer Modifikation erreicht haben, sondern auch, in welche Richtung wir uns bewegen müssen, um noch mehr zu erreichen", sagt MIT-Forscher Jean Mann, der zum Team gehört. Statt alle Möglichkeiten zu simulieren könne man jetzt einem vorgegebenen Pfad folgen.

[b]Was KI alles berücksichtigt[/b]

Moderne Solarzellen bestehen aus mehreren Schichten, die unterschiedliche Frequenzbereiche des Sonnenlichts in elektrische Energie umwandeln. Die neue Simulationssoftware macht schnell klar, was passiert, wenn man die Dicke einer Schicht ändert und zeichnet den Weg für weitere hilfreiche Veränderungen auf. „Es gibt eine starke Wechselwirkung zwischen der Lichtausbreitung und der Dicke sowie der Absorption jeder Schicht", so Mann. Andere Variable, die bewertet werden, sind der Einfluss der Dotierung, also der gewollten Verunreinigung des Ausgangsmaterials mit Fremdatomen, die Dielektrizitätskonstante von Isolierschichten oder die Bandlücke, ein Maß für die Energieniveaus von Photonen. Die Software ist als Open-Source-Tool verfügbar.

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