Künstliche Intelligenz
Forscher nutzen Vakuumprozess zur Herstellung von effizienten Tandemsolarzellen
Ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Valencia hat es erreicht, mittels eines Vakuumprozesses dünne Perowskit-Schichten zur Herstellung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen großflächig, gleichmäßig und schnell aufzubringen. Der Herstellungsprozess von solchen Solarzellen, die einen Wirkungsgrad von bis zu 24,3 Prozent erzielen, kann für die industrielle Fertigung so nahezu beliebig skaliert werden.
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In Tandem-Solarzellen werden die Halbleiter Perowskit und Silizium dazu genutzt, um verschiedene Wellenbereiche des Sonnenlichts bei der Photovoltaik zu nutzen. Die obere Perowskit-Schicht nimmt kurzwelliges Licht auf, die untere Siliziumschicht langwelliges. Durch diese Kombination können Tandemsolarzellen einen höheren Wirkungsgrad erreichen. Die Herstellung ist jedoch nicht ganz einfach. Die Perowskit-Schicht muss bei der Produktion sehr dünn, gleichmäßig und großflächig aufgebracht werden. Zugleich muss das schnell und zuverlässig funktionieren, um den Herstellungsprozess skalieren zu können.
Die Forscher des KIT und der Universität Valencia nutzen ein schnelles Vakuumverfahren auf Basis der Close-Space-Sublimation (CSS), um dies zu erreichen. Zusammengefasst haben sie die Forschungsergebnisse in der Studie „Close-space sublimation as a versatile deposition process for efficient perovskite silicon tandem solar cells“, die in Nature Energy erschienen ist. Dabei werden Ausgangsstoffe verdampft, die auf die Siliziumzelle in nur wenigen Millimetern Entfernung von der Materialquelle treffen. Sie reagieren dort zu einer Perowskit-Schicht. Pro Beschichtung werden nur geringe Mengen des Ausgangsmaterials benötigt, betonen die Wissenschaftler. Das Quellmaterial kann auch weiterverwendet werden.
„Mit der Close-Space-Sublimation konnten wir auch die anspruchsvollen organischen Ausgangsmaterialien ohne Lösungsmittel und in kurzer Zeit auf Silizium aufbringen“, erläutert Sofia Chozas-Barrientos, eine der beteiligten Wissenschaftlerinnen von der Universität Valencia. „Im Experiment war die Umwandlung nach zehn Minuten abgeschlossen – für ein Vakuumverfahren ist das ein wichtiger Fortschritt.“
Damit die Perowskit-Schicht auch die gewünschten Wellenlängen aufnehmen kann, muss die Bandlücke in der oberen Teilzelle größer sein, um die richtigen Lichtanteile absorbieren und transmittieren zu können. Dadurch können die Perowskit- und die Siliziumschicht optimal aufeinander abgestimmt werden. Um das zu erreichen, nutzten die Forscher als organische Ausgangsquelle Methylammoniumiodid und Methylammoniumbromid. Über das Verhältnis dieser beiden Stoffe kann der Bromanteil im fertigen Material gesteuert werden, der das Erreichen der benötigten Bandlücke von 1,64 Elektronenvolt garantiert. Zuvor waren Versuche mit einer bromhaltigen anorganischen Vorläuferschicht gescheitert, da bei der Umwandlung in Perowskit der notwendige Anteil im Material nicht erreicht werden konnte.
Haftung auf unterschiedlich strukturierten Siliziumschichten
Die Wissenschaftler erprobten das CSS-Verfahren auf Siliziumoberflächen unterschiedlicher Struktur von glatter über nano- bis zu mikrostrukturierter Oberfläche. Denn bei einem industriellen Fertigungsprozess muss die Perowskit-Schicht auf unterschiedlichen Oberflächenstrukturen haften können. Die Forscher stellten fest, dass das auf allen drei Strukturarten gleichmäßig funktionierte, ohne dass Anpassungen nötig waren. Die so gefertigten Tandemsolarzellen aus Perowskit und Silizium erzielten Wirkungsgrade von 23,5 Prozent auf glatten Oberflächen, 23,7 Prozent auf nano- und 24,3 Prozent auf mikrostrukturierten Siliziumzellen.
Wichtig für den industriellen Prozess ist die gleichmäßige Haftung auf nano- und mikrostrukturierten Siliziumzellen. Erst dadurch sei ein industrieller Fertigungsprozess in der Praxis möglich.
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(olb)
Künstliche Intelligenz
Digitale Souveränität: Wie der Plattformwechsel gelingt
Getrieben vom Marktführer Microsoft sollen längst nicht mehr nur Infrastruktur und Geschäftsanwendungen in die Cloud verlegt werden, sondern auch die alltäglichen Arbeitslasten der Anwender in Kollaborationsplattformen wandern. Dieser Trend hat allerdings so lange gebraucht, dass ihm jetzt ein Zweiter mit mindestens ebenso viel Wucht entgegenwirkt: die Frage nach digitaler Souveränität. Wo liegen welche Daten und wer entscheidet im Zweifel über ihre Verfügbarkeit – und damit über das Wohl und Wehe der eigenen Organisation?
Grund genug, nach Wegen zu suchen, die Daten im eigenen Haus oder zumindest in eigener Hoheit zu belassen und trotzdem dem Kollaborationsgedanken gerecht zu werden. Welche Produkte dafür infrage kommen, behandeln andere Beiträge in diesem Heft. Hier geht es um die grundlegendere Frage: Worin besteht die Kollaboration genau und worauf kommt es bei der Einführung an? Denn der Impuls, ein solches Werkzeug rasch zu beschaffen und agil bereitzustellen, ist ebenso naheliegend wie gefährlich. Ist die Einführung erst einmal misslungen, lässt sich verlorene Akzeptanz kaum durch Nachbesserungen zurückgewinnen.
- Kollaborationsplattformen scheitern selten an der Technik, sondern an unklaren Begriffen, überfrachtetem Funktionsumfang und fehlender Anwenderakzeptanz.
- Ein gemeinsames Glossar und eine gewichtete Anforderungsmatrix aus Anwenderinterviews bilden das Fundament jeder erfolgreichen Einführung.
- Das abstrakte Konzept des Information Items hält die Plattform bei Rechten, Revisionen und Zugriff durchgängig – solange man nicht jeden Sonderfall einzeln modelliert.
- Weniger ist mehr: Eine phasenweise Einführung mit spürbarem Nutzen schlägt die Eier legende Wollmilchsau.
Im Kern ist Kollaboration das Teilen und gemeinsame Bearbeiten von Informationen, die als Dateien vorliegen – Dokumente, Präsentationen, Tabellen sollen geteilt, editiert, kommentiert und diskutiert werden. Doch schnell kommt mehr hinzu: Projektinformationen, Skizzen, Mindmaps, Whiteboards, PDFs. Eine Kommentierung im Chat soll plötzlich im Dateikontext erhalten bleiben, womöglich mit anderen Rechten als die geteilte Datei. Es wird also rasch umfangreich – und kompliziert.
Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Digitale Souveränität: Wie der Plattformwechsel gelingt“.
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Künstliche Intelligenz
Spezielle Radtechnik: Leichter Roboter zieht 100-mal schwereren Militärtruck
Das im US-Bundesstaat Denver ansässige Rüstungsunternehmen Azak hat in einer Demonstration für die U.S. Army einen kleinen, etwa 226,8 kg schweren unbemannten Roboter einen militärischen Logistiktruck, ein Wechselladerfahrzeug, inklusive Zuladung mit einem Gesamtgewicht von 24,5 t ziehen lassen. Das geht aus einem Unternehmens-Post auf Linkedin hervor. Der Roboter konnte dabei das Fahrzeug mit mehr als dem Hundertfachen des Roboter-Eigengewichts auf unebenem Boden bewegen. Möglich macht das eine von Azak entwickelte Radtechnik. Die S26-Räder des Unternehmens integrieren jeweils Antrieb, Stromversorgung und Steuerungssystem und können je nach Anforderungen durch Anstecken in zwei oder mehrrädrige (Roboter-)Fahrzeuge eingebaut werden.
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Herkömmliche Militärroboter bestehen aus einer Plattform mit Fahrgestell und Achsen, die meist über einen zentralen Motor mit Getriebe angetrieben werden. Diese Konstruktionen sind aufwendig und lassen sich im Nachhinein nur mit Designveränderungen und Neuanfertigungen an unterschiedliche Nutzungsanforderungen anpassen.

Die S26-Räder können an beliebigen Plattformen angesteckt werden. Hier ein zweirädriges Fahrzeug.
(Bild: Azak/Screenshot)
Azak wählt dagegen einen anderen Ansatz und nutzt Radmodule mit einem Durchmesser von 26 Zoll (etwa 66 cm). Die S26 genannten, rund 39 kg schweren Räder stellen dabei jeweils eine eigenständige Antriebseinheit dar. Sie umfassen Elektromotor, Getriebe, Steuerungselektronik und Batterie. Sie sind mit einem Stecksystem ausgerüstet, mit dem sie an beliebige Plattformen angesteckt werden können. So lassen sich Fahrzeuge mit zwei und mehr Rädern schnell realisieren. In einer früheren Demonstration hatte Azak etwa seine Räder an einem Baumstamm befestigt, der dann ferngesteuert durch die Gegend gefahren werden konnte. Die Reichweite der Räder beträgt bis zu knapp 97 km.
Integrierte Antriebskomponenten
Die Integration aller Antriebskomponenten in ein Rad sorgt für ein hohes Drehmoment von 200 Nm pro Rad. Jedes weitere S26-Rad an einem Fahrzeug sorgt für eine weitere Drehmomenterhöhung. Eine vierrädrige S26-Radkonfiguration kann so eine Nutzlast von etwa 680 kg befördern. Die Räder weisen dabei eine hohe Traktion auf, sodass ein vierrädriger Azak-Roboter in der Lage ist, ein 24,5 t schweres Militärfahrzeug zu ziehen. Das klappt auch auf unebenen Untergründen, da jedes Rad sich selbst regelt und damit für eine optimale Traktion sorgt.
Azak will mit seiner Fahrzeugtechnik in das Beschaffungsprogramm der U.S. Army aufgenommen werden. Die sucht etwa autonome, geländegängige Bodenroboter, die Fracht in Kampfgebiete transportieren oder verwundete Soldaten abtransportieren können, ohne dass dabei andere Soldaten gefährdet werden.
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(olb)
Künstliche Intelligenz
Apple: HFS+ mit Verschlüsselung ab nächstes Jahr nicht mehr nutzbar
Apple macht weiter beim Abschneiden alter Zöpfe. Nachdem macOS 27 das erste Mac-Betriebssystem seit 2006 sein wird, das nicht mehr auf x86-basierten Apple-Maschinen läuft, wird macOS 28 das Ende von Intel-Apps auf Apple-Silicon-Maschinen bringen. Auch der AFP-Support ist eingestellt. Nun kommt noch eine weitere Änderung hinzu: bei den Dateisystemen. Wie sich einem bislang nur in englischer Sprache verfügbarem Supportdokument entnehmen lässt, kann macOS 28, das im Herbst 2027 erwartet wird, nicht mehr mit verschlüsselten HFS+-Volumes (alias Mac OS Extended) umgehen.
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Kommt auch das Ende von HFS+?
Laut Apple kann das System dann nur noch solche SSDs oder Festplatten mit HFS+ mounten, die nicht geschützt sind. Nutzer werden somit gezwungen, die Medien entweder vorab auf einem noch unterstützten Mac zu entschlüsseln oder sie dort umzuformatieren. Letzteres geht mit Datenverlust einher, wenn man von HFS+ Encrypted auf APFS Encrypted wechseln will, nicht jedoch, wenn ein zunächst entschlüsseltes HFS+ zu APFS migriert wird (danach müsste es erneut verschlüsselt werden – beides braucht oft viel Zeit). Apple läutet mit dem Ende von verschlüsseltem HFS+ vermutlich auch das Ende von HFS+ an sich ein, das seit 2017 Schritt für Schritt durch das neuere Format APFS ersetzt wurde. Wann HFS+ nicht mehr läuft, hat Apple aber noch nicht mitgeteilt.
Viele User dürften HFS+-Volumes mit Verschlüsselung in Form von Backups oder Dateiarchiven vorhalten, also in Form externer Medien, die sie rechtzeitig ändern müssen, falls sie ihren Mac-Park auf macOS 28 umstellen möchten. APFS lässt sich auch für Festplatten nutzen, auch wenn das moderne Dateisystem besonders bei SSD-Verwendung Vorteile hat. APFS lässt sich als APFS Encrypted auf Wunsch auch verschlüsseln, was auf modernen Macs Standard ist und FileVault integriert.
Migrationsstrategie für Datenarchive
Es ist sinnvoll, bei einer Umformatierung gleich auf APFS zu setzen, also ein verschlüsseltes HFS+-Volume nicht einfach nur zu entschlüsseln, um nicht mit HFS+ später in das gleiche Problem zu laufen. Vor der Umformatierung sollte man dringend ein Backup anlegen. Alternativ kann man vorhandene Dateien auch gleich auf ein in APFS (gegebenenfalls mit Verschlüsselung) formatiertes Medium kopieren. Das ist wesentlich schneller als Backup plus Entschlüsselung, Umformatierung und erneuter Verschlüsselung.
So kann man auch mehrere alte Festplatten zu einer zusammenfassen, wenn man sich gleich ein Medium mit mehr Platz besorgt. Allerdings sind die Festplatten- und SSD-Preise derzeit alles andere als günstig, wie Sie in unserer aktuellen Speicher- und Festplatten-FAQ nachlesen können. Weitere Möglichkeiten der Vorgehensweise erläutert Apple in seinem Supportdokument.
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(bsc)
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