A mesterséges intelligencia felfedte az olcsó napelem-spray titkát

A Közép-Floridai Egyetem kutatói a gépi tanulás módszerével jártak utána annak, hogy milyen módszerrel lehet a leghatékonyabban perovszkit napelemeket gyártani – ez az a technológia, amely segítségével a napenergia sokkal olcsóbban konvertálható villamos energiává, a szerves-szervetlen perovszkit kristályszerkezetű elemek használatával.

A napelemek gyártásánál általában felhasznált szilíciumnál jóval nagyobb hatékonyságú, az emberi hajszálnál úgy ezerszer vékonyabb perovszkit anyagok nemcsak szilárd, de folyékony halmazállapotban is előállíthatók, így akár spray formájában is el lehet készíteni. Ez elméletben azt jelentené, hogy a jövőben a házakat, autókat és szinte bármit le lehetne fújni egy ilyen napelemréteggel, amely aztán visszatermelné az előállított energiát az elektromos hálózatba.

Fújunk mi még napelemet a ház falára

Eddig azonban azzal küzdöttek a kutatók, hogy megtalálják, milyen recepttel állíthatók elő legkönnyebben stabil perovszkit kristályszerkezetű anyagok. A Közép-Floridai Egyetem kutatói ezért a mesterséges intelligenciához (AI) fordultak válaszért, és az eredmény olyan biztatónak tűnik, hogy a legrangosabb energetikai-anyagtudományi folyóirat, az Advanced Energy Materials a címlapsztorijaként hozta le a tanulmányt.

A kutatócsoport több mint 2000 korábbi publikációt tanulmányozott a perovszkitektről, és a belőlük szerzett adatokat egy AI-rendszerbe táplálta, amely az információk elemzése után rangsorolta a különböző anyagokból készült napelemek hatékonyságát, és leírta azok fizikai tulajdonságait. „Ez lehet az első számú útmutató az új anyagok készítéséhez” – mondta Jayan Thomas nanotechnológiai kutató, a tanulmány vezető szerzője.

Ezt az apró perovszkit napelemet 2017 szeptemberében, Jokohamában mutatták beFotó: Ikuhito Yoneda/The Yomiuri Shimbun

A kutatók szerint a modell folyamatos igénybevételével kialakítható a tudományos konszenzus a perovszkit napelemekhez szükséges anyagokról, és szerepet játszhat a globális szabvány kialakításában is. Mint elmondták, a napelem-spray használata még a mi életünkben elterjedhet.

Az ólom és a csapadék még gondot jelent

„Ami meglepő a perovszkittel kapcsolatban, hogy egyszerű megoldásokkal és könnyen hozzáférhető anyagokból előállítható, és olyan teljesítményt mutat, amely meghaladja a szilícium polikristályokét. Az egyetlen veszélyforrás az ólomtartalma, ami miatt nagyon óvatosan kell bánnunk vele. De ezt leszámítva, ez egy nagyon különleges anyag” – mondta korábban Michael Grätzel, a Lausanne-i Politechnikum professzora. Az ólomveszélyt egy védőüveg-réteggel hárítanák el.

A technológiát körülbelül 10 éve kutatják, és ez idő alatt 3,8-ról 24 százalékosra nőtt az így készült napelemek hatékonysága, ezzel túllépte a szilíciumnak tulajdonított 22 százalékos szintet. Az ólomtartalom mellett azonban az anyagok stabilitása is problémát jelent a kutatóknak: mivel a perovszkit anyagok szerves komponense vízben oldható, az ilyen napelemek teljesítménye nedvesség hatására gyors romlásnak indul – ennek optimalizálását segítheti elő a floridai kutatók szerint az új gépi tanulási módszer.

A hírekről sok helyen tájékozódhatsz. A Qubit krízisben és békeidőben is arra törekszik, hogy az események mögött álló mélyebb összefüggéseket is megértsük – szigorúan a modern tudomány szemszögéből, több mint 100 tudós-szerzőnk és szakértő újságíróink révén. Ez nekünk sokba kerül, de reméljük, nektek is sokat ér.
Támogasd a Qubit fennmaradását!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: