Entwicklung sauberer Energie: KI wird zur Entwicklung neuer Materialien für Solarzellen beitragen

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Die oben genannten Informationen wurden auf dem Seminar „Materialien für eine nachhaltige Zukunft“ vorgestellt, das während der Wissenschafts- und Technologiewoche der VinFuture 2024 Foundation am Morgen des 4. Dezember in Hanoi stattfand.

Professor Martin Green, Gründungsdirektor des Center for Advanced Photovoltaics an der University of New South Wales (Australien) und Mitglied des VinFuture Prize Council, sagte, dass sich die zur Herstellung von Solarzellen verwendete Technologie im letzten Jahrzehnt stark verändert habe. Der Wirkungsgrad der Module stieg von 16 % auf 21,6 %. Die Technologien zur Herstellung von Solarzellen entwickeln sich rasant und umfassen vier Hauptformen: Topcon, HJT, IBC und Perc.

Silizium-Solarzellen seien seiner Meinung nach ein zuverlässiges, beliebtes und effizientes Basismaterial. Im letzten Jahrzehnt ist der Preis für Solarmodule dramatisch gesunken, von 1 USD/W im Jahr 2009 auf 0,10 USD/W heute. Auch die Effizienz der Solarmodule stieg dank des Einsatzes fortschrittlicher Technologien wie TOPcon, HJT, IBC und PERC von 16 % auf 21,6 %.

„Da der weltweite Energiebedarf im nächsten Jahr 1 Terawatt (TW) erreicht, wird Silizium aufgrund seiner kostengünstigen Herstellung weiterhin eine Schlüsselrolle spielen“, sagte er und fügte hinzu, dass Silizium zwar ein überlegenes Material sei, man aber für eine höhere Leistung Wege finden müsse, es mit anderen Materialien zu kombinieren.

Laut Professor Green könnte das Stapeln von Schichten aus Materialien wie Perowskit die Effizienz um 30 bis 40 Prozent steigern. Allerdings muss das kombinierte Material folgende Anforderungen erfüllen: leicht verfügbar, ungiftig und mit Silikon kompatibel sein.

Er prognostizierte, dass die Entwicklung neuer Materialien für Solarzellen ein Schlüsselfaktor für die Förderung großflächiger Solarenergieanwendungen sei und damit zur Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und zur Entwicklung hin zu einer Zukunft mit sauberer Energie beitrage. „Die dritte Energierevolution könnte die Solarrevolution sein, mit neuen Materialien, die Sonnenenergie mit beispielloser Effizienz und geringen Kosten in Elektrizität umwandeln können“, sagte er.

Professor Sir Richard Henry Friend von der britischen Universität Cambridge empfiehlt, bei der Produktion von Solarzellen von Silber auf gängigere Metalle wie Kupfer umzusteigen. Dies trägt dazu bei, die Abhängigkeit von Edelmetallen zu verringern und eine nachhaltige Quelle sicherzustellen.

Der Experte nannte als Beispiel eine Universität in Hongkong (China), die KI einsetzt, um den Zeitaufwand für die Computersimulation von Materialien zu reduzieren, verschiedene Schichten auf Silizium anzuordnen, sehr zeitsparende Forschungsrichtungen vorzugeben und Abkürzungen in der Materialforschung zu schaffen. „Ich unterstütze die Rolle der KI in der Forschung“, sagte er.

Die Zukunft der Solarenergie liegt nicht nur in der Verbesserung von Materialien, sondern auch in der Anwendung künstlicher Intelligenz (KI). KI simuliert, prüft Materialprodukte und optimiert Herstellungsprozesse, wodurch Zeit und Kosten gespart werden.

Professor Marina Freitag, Forscherin an der Royal Society (URF) der Newcastle University (Großbritannien), sagte, dass bei der Entwicklung neuer Materialien diese zwar anpassungsfähig seien, sich aber im Laufe der Zeit auch veränderten.

Sie schlägt die Verwendung von Perowskit vor – einem potenziellen Material mit siliziumähnlicher Leistung und guter Recyclingfähigkeit. Durch die Kombination von Perowskit und Silizium lässt sich nicht nur die benötigte Siliziummenge um bis zu 80 % reduzieren, sondern auch die Produktionseffizienz steigern und die CO2-Emissionen sowie den Bedarf an landwirtschaftlichen Flächen für Solarzellensysteme deutlich verringern.

Professor Nguyen Thuc Quyen von der University of California in den USA schloss sich der Meinung der Experten an und merkte ebenfalls an, dass KI mit Überlegungen zum Energieverbrauch und zu Rechenzentren einhergehen müsse. Für die Wirksamkeit von KI sind außerdem die Standardisierung der Daten und die Verbesserung der Qualität der eingegebenen Informationen von entscheidender Bedeutung.

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