KI-Roboter erreicht 27 % Wirkungsgrad bei Perowskit-Solarzellen

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Polytechnischen Universität Hongkong, der ETH Lausanne (EPFL), der University of Oxford sowie weiterer Institutionen aus China haben ein vollautomatisches, geschlossenes KI-Robotersystem für die Herstellung von Perowskit-Solarzellen vorgestellt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Engineering veröffentlicht und markieren einen Meilenstein in der Hochdurchsatz-Photovoltaikforschung.

Das System basiert auf einem sogenannten Recipe Language Model (RLM), das mit rund 60.000 wissenschaftlichen Publikationen zu Perowskit-Solarzellen trainiert wurde. Eine siebenschichtige KI-Architektur übernimmt die Rezeptgenerierung, den Aufbau von Datensätzen, das Reasoning sowie die Evaluierung und Optimierung — jeder Versuchszyklus liefert strukturierte Rückmeldungen, die das Modell kontinuierlich verbessern.

Die physische Fertigung übernehmen elf Roboterboxen mit insgesamt 101 Funktionseinheiten, mehr als 1.500 Bauteilen und über 4.300 steuerbaren Parametern. Während die ersten drei Boxen Chemikalien lagern und dosieren, führen die Boxen 4–11 Prozesse wie Spin-Coating, Laserbearbeitung, thermisches Tempern und Vakuum-Dünnschichtabscheidung durch. Integrierte Kameras und Sensoren ermöglichen eine In-situ-Charakterisierung in Echtzeit.

In vier Optimierungsstufen stieg der Wirkungsgrad von anfänglich 0–17,4 % über 23 % (mit selbstorganisierenden Monolagen und Additiven) und 25,6 % (nach Oberflächenpassivierung) auf schließlich 27,0 % — zertifiziert bei 26,5 %. Insgesamt wurden 50.764 Bauteile gefertigt und geprüft.

Perowskit-Solarzellen gelten als vielversprechendste Technologie der nächsten Photovoltaik-Generation. Für den deutschen und österreichischen Markt, wo der Ausbau von Photovoltaik-Dachanlagen und Balkonkraftwerken boomt, könnten kostengünstigere Hocheffizienzmodule auf Perowskit-Basis mittelfristig eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Siliziumzellen darstellen.