Вчені поліпшили в рази ефективність сонячних панелей за допомогою спеціальних молекул

Дослідники з Інституту Гельмгольца з відновлюваної енергії в Ерлангені-Нюрнберзі (HI ERN), філії дослідницького центру Jülich виявили нові органічні молекули, які можна використовувати для підвищення ефективності перовскітних сонячних елементів, пише chemeurope.com.

Вчені об'єднали ШІ з повністю автоматизованим високопродуктивним синтезом. Вони провели 150 експериментів, але якби не ШІ, то їм знадобилося б провести сотні тисяч тестів. З одним із матеріалів, виявлених таким чином, вони збільшили ефективність еталонного сонячного елемента приблизно на 2% — до 26,2%.

Відправною точкою в HI ERN була база даних зі структурними формулами близько мільйона віртуальних молекул, які можна було б отримати з комерційно доступних речовин. Дослідники використовували усталені квантово-механічні методи для розрахунку енергетичних рівнів, полярності, геометрії та інших характеристик 13 000 випадково обраних віртуальних молекул.

З цих 13 000 молекул потім вибрали 100 молекул, які максимально відрізнялися за характеристиками. Вони були автоматично вироблені в HI ERN за допомогою роботизованої системи і використані для виробництва в іншому ідентичних сонячних елементів. Потім виміряли їхню ефективність. Отримані значення і характеристики пов'язаних молекул використовували для навчання ШІ-моделі. У підсумку, ШІ запропонував ще 48 молекул для синтезу на основі двох критеріїв: очікуваної високої ефективності та непередбачуваних властивостей.

Молекули, запропоновані ШІ, можуть бути використані для створення сонячних батарей з ефективністю вище середньої. Дослідники можуть слідувати молекулярним пропозиціям ШІ певною мірою, оскільки використовуваний ШІ вказує, які характеристики віртуальних молекул були вирішальними для його пропозицій. Виявилося, що пропозиції ШІ також частково ґрунтувалися на характеристиках, на які хіміки раніше звертали менше уваги, наприклад, на наявності певних хімічних груп, таких як аміни.

Раніше ми писали про те, що сонячні панелі досягли неймовірної ефективності в 26,5%. Дослідники виявили, що збільшення альбедо тильного боку до 0,5 Сонця призвело до максимальної ефективності 26% і фактору двосторонності 89,3% за кута нахилу 20 градусів.