За даними SciTechDaily, науковці з Технологічного університету Чалмерса у Швеції зробили вагомий крок у розробці наступного покоління сонячних елементів, використовуючи штучний інтелект і комп’ютерні моделі для розкриття властивостей галогенідних перовскітів. Це дозволяє краще зрозуміти їхню структуру та відкриває можливості для підвищення ефективності майбутніх сонячних панелей, повідомляє Kreschatic.
Глобальний попит на електроенергію стрімко зростає: Міжнародне енергетичне агентство прогнозує, що протягом 25 років частка електрики у світовому енергоспоживанні перевищить 50%. У такій ситуації питання ефективних та екологічних технологій стає критично важливим. Нові розробки у сфері перовскітів можуть стати ключем до створення легких, гнучких і надзвичайно продуктивних сонячних панелей, які можна буде застосовувати не лише для дахів будинків, а й у гаджетах чи навіть фасадах хмарочосів.
Чому саме перовскіти вважають проривними
Матеріали групи галогенідних перовскітів відзначаються унікальною здатністю поглинати й випромінювати світло, що робить їх ідеальними для створення сонячних елементів та оптоелектроніки. Серед них особливо виділяється кристалічна сполука формамідиній йодид свинцю. Вона має високі показники оптичних властивостей, але водночас схильна до швидкої деградації, що довгий час стримувало її широке застосування.
Дослідники виявили, що об’єднання двох типів перовскітів у суміш може значно покращити стабільність матеріалу. Водночас для повного контролю процесу необхідно детально розуміти, які саме зміни відбуваються на молекулярному рівні. Нові методи комп’ютерного моделювання дозволили вченим побачити фази матеріалу, які раніше неможливо було пояснити лише експериментами.
Як працює симбіоз ШІ та фізики матеріалів
Використовуючи комбінацію класичних розрахунків і машинного навчання, шведські науковці досягли прориву: моделі тепер можуть охоплювати мільйони атомів і проводити симуляції у тисячі разів довші, ніж це було доступно раніше. Це наблизило комп’ютерні моделі до реальних умов, у яких працюють матеріали.
Отримані результати підтвердили й експериментально: в Університеті Бірмінгема матеріал було охолоджено до –200 °C, що дало змогу перевірити передбачення комп’ютерних симуляцій. Так з’ясувалося, що молекули формамідинію під час охолодження «застрягають» у напівстабільному стані, і це впливає на подальші властивості перовскітів.
Від лабораторії до промислових технологій
Розуміння низькотемпературної фази цього матеріалу стало тим «відсутнім фрагментом пазлу», якого бракувало у світових дослідженнях. Тепер науковці можуть цілеспрямовано розробляти більш надійні та довговічні сонячні елементи на основі перовскітів. У майбутньому це може суттєво знизити вартість відновлюваної енергетики та зробити сонячні панелі доступними для широкого застосування.
Проєкт отримав підтримку низки провідних фондів і європейських дослідницьких інституцій, серед яких Шведське енергетичне агентство та Європейська дослідницька рада. Використання суперкомп’ютерів Швеції дало змогу провести масштабні розрахунки, без яких цей прорив був би неможливим.
Нагадаємо, раніше ми писали про те, чому штучний інтелект може обманювати.
