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Klug verdrahtet : KI entwickelt Solarzellen

Organische Photovoltaik: Dünn und elastisch sind aus organischen Halbleitern gefertigte Solarzellen Bild: Siemens-Pressebild

Schneller zu noch effizienteren Solarzellen: Mit Algorithmen zur Mustererkennung suchen deutsche Forscher in chemischen Datenbanken nach neuen Verbindungen.

          Organische Solarzellen stehen hoch im Kurs. Sie sind dünn, elastisch und preiswerter als ihre anorganischen Pendants. Doch noch immer lassen Effizienz und Stabilität dieser besonderen photovoltaischen Elemente zu wünschen übrig. Materialforscher suchen deshalb händeringend nach effizienteren organischen Halbleitern, die den organischen Solarzellen, aber auch organischen Leuchtdioden zum Durchbruch verhelfen könnten. Doch es dauert oft Monate, bis eine in Frage kommende Substanz im Labor synthetisiert und getestet wurde.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Um die Fahndung nach geeigneten Materialien zu beschleunigen, haben Karsten Reuter und seine Kollegen von der TU München einen anderen Weg gewählt. Sie benötigen dafür keine Reagenzgläser oder andere Laborutensilien. Sie verwenden Algorithmen, wie man sie zur Mustererkennung nutzt, und durchforsten damit große Datenbanken, in denen Moleküle und Substanzen samt deren physikalischen und chemischen Eigenschaften aufgelistet sind. Die Künstliche Intelligenz sucht nach robusten Molekülen, die eine hohe Leitfähigkeit aufweisen und sich zudem gut chemisch miteinander vertragen. Eine hohe Leitfähigkeit sorgt zusammen mit weiteren physikalischen Parametern dafür, dass in der Solarzelle viel  Strom fließt, wenn die Moleküle vom einfallenden Sonnenlicht angeregt werden.

          Klug verdrahtet
          Klug verdrahtet

          Wenn der Mensch mit der Maschine – Intelligenzen im Labor

          Klug verdrahtet

          Wie die Forscher in der Zeitschrift „Chemistry and Materials“ berichten, hat der Algorithmus in einer Datenbank von 64.000 organischen Halbleitern beispielsweise zahlreiche zyklische Kohlenstoff-Verbindungen samt funktioneller Gruppen identifiziert, die einen guten Ladungstransport erlauben und damit die Lichtausbeute organischer Solarzellen erhöhen könnten. Reuter und seine Kollegen können dank KI die Eigenschaften eines Moleküls voraussagen und neue Verbindungen entwerfen. Virtuelles molekulares Lego gewissermaßen. Ob die Stoffe auch das halten, was sie versprechen, müssen aber  erst noch die Experimente zeigen.

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