Fotowoltaika przyszłości gotowa. Naukowcy pękają z dumy

Naukowcy na całym świecie pracują nad nowymi materiałami, które mają zrewolucjonizować energetykę słoneczną. Jednym z najbardziej obiecujących kandydatów są perowskity. Potencjał tych materiałów jest ogromny. Najpierw jednak trzeba pokonać sporo problemów.

Naukowcy z Chalmers Tekniska Högskola, szwedzkiej politechniki w Göteborgu, dokonali właśnie przełomowego odkrycia, które przybliża nas do masowej produkcji paneli słonecznych na bazie perowskitów. Dzięki zaawansowanym komputerowym symulacjom i technice uczenia maszynowego, udało im się lepiej zrozumieć, jak działają te niezwykłe materiały.

Więcej o fotowoltaice przeczytasz na Spider's Web:

Jeśli zależy wam na czystej energii to warto zapoznać się z określeniem perowskity halogenkowe. Jest to zbiorcza nazwa grupy materiałów uważanych za bardzo obiecujące i opłacalne w przypadku elastycznych i lekkich ogniw słonecznych oraz różnych zastosowań optycznych, takich jak oświetlenie LED. Stanowią obiecującą alternatywę dla współczesnej fotowoltaiki na bazie krzemu.

Dzieje się tak dlatego, że wiele z tych materiałów niezwykle skutecznie absorbuje i emituje światło.

Jednak materiały perowskitowe mogą szybko ulegać degradacji i tracą swoje właściwości. Dlatego też naukowcy poszukują głębszego zrozumienia, dlaczego tak się dzieje i jak naprawdę działa ten materiał.

Za pomocą zaawansowanych symulacji komputerowych i uczenia maszynowego zespół badawczy na Wydziale Fizyki Politechniki Chalmers zbadał serię materiałów perowskitowych i w ten sposób uzyskał kluczowe informacje na temat czynników wpływających na ich właściwości. Wyniki badań przedstawiono w artykule w ACS Energy Letters.

W grupie perowskitów występują zarówno materiały 3D, jak i 2D, przy czym te drugie są często bardziej stabilne.

Materiały perowskitowe 2D składają się z warstw nieorganicznych ułożonych jedna na drugiej. Są oddzielone cząsteczkami organicznymi. Zrozumienie precyzyjnych mechanizmów wpływających na interakcję pomiędzy warstwami i tymi cząsteczkami jest kluczowe dla projektowania wydajnych i stabilnych urządzeń optoelektronicznych opartych na materiałach perowskitowych.

Szwedzcy naukowcy stworzyli model, który pozwala na dokładne przewidywanie zachowania 2D perowskitów. To otwiera drogę do tworzenia jeszcze wydajniejszych i trwalszych paneli słonecznych.

Kluczowe było wykorzystanie sztucznej inteligencji uczenia maszynowego. Naukowcom udało się badać większe systemy przez dłuższy czas, niż pozwalały na to standardowe metody stosowane zaledwie kilka lat temu.

Testując materiał w symulacjach komputerowych i poddając go różnym scenariuszom, naukowcy wyciągnęli wnioski na temat reakcji atomów materiału pod wpływem ciepła, światła itp.

Innymi słowy, badacze mają teraz mikroskopowy opis materiału, który jest niezależny od tego, co wykazały wcześniejsze eksperymenty. Różnica między symulacjami a eksperymentami polega na tym, że możemy dokładnie zobaczyć i zrozumieć, co doprowadziło do końcowych efektów eksperymentów.

Perowskity to prawdziwa rewolucja w świecie energii odnawialnej. Dzięki pracy naukowców jesteśmy o krok bliżej do stworzenia bardziej ekologicznej i przystępnej cenowo energetyki.