RoboMapper: Роботът, който идентифицира нови перовскитни материали за ефективни соларни клетки

Изследователи от Държавния университет в Северна Каролина създадоха робот, наречен RoboMapper, който е способен да извършва по-ефективно тестване на материали, като същевременно намалява разходите и консумацията на енергия.

Материалът, идентифициран с помощта на RoboMapper, също е ефективен при преобразуването на светлината в електричество в устройства със слънчеви клетки.

10 пъти по-бързо от предишните автоматизирани техники

Има множество стъпки като поставяне, подравняване и калибриране, включени в тестването на проби от материали с помощта на различни инструменти. Целият този процес отнема много време и много електроенергия. Роботът помага за намаляване на тези стъпки.

Предишните усилия за улесняване на този процес разчитаха до голяма степен на автоматизирането чрез една проба на чип, преминаваща през целия процес на събиране на данни, казва се в прессъобщение. Това подобрява скоростта, но всяка от стъпките все още трябва да се извършва с една проба наведнъж.

„RoboMapper също автоматизира този процес, но поставя десетки проби на всеки чип чрез смаляване на материалните проби с помощта на модерен печат“, казва Арам Амасиан, съавтор на статията и професор по материалознание и инженерство в Държавния университет в Северна Каролина.

„Той все още изпълнява всяка стъпка от процеса на събиране на данни, но го прави за множество материали паралелно, спестявайки време и енергия“.

Стимулиране на изследванията на слънчевата енергия

Изследователите се фокусираха върху перовскитните материали, които поглъщат по-добре светлината от силиция. Това означава, че соларните клетки, направени от перовскитни материали, ще бъдат по-тънки и по-леки от соларните клетки от силициеви пластини, без да се жертва способността на клетката да преобразува светлината в електричество.

„По принцип предизвикателството е, че перовскитните материали са склонни да се разграждат, когато са изложени на светлина, губейки свойствата, които са ги направили желани на първо място“, казва Амасиан. „Ние търсим начини да проектираме тези материали, така че да са стабилни – което означава, че запазват желаните си свойства за дълго време, дори когато са изложени на светлина.“

Слънчеви технологии от следващо поколение

RoboMapper беше помолен да направи 150 различни вида сплави, използвайки определен набор от елементи. Тестовете са предназначени да установят дали сплавта е подходяща за слънчеви клетки.

След това тези експериментални данни бяха използвани за конструиране на изчислителен модел, което помогна на изследователите да идентифицират конкретния състав на сплавта, който роботът прогнозира, дали ще има най-добрата комбинация от желани атрибути.

„Една от причините, поради които експериментите на RoboMapper успяха да създадат толкова полезни данни, е, че специфичният набор от експерименти, които използвахме, се основаваха на предишна работа, която информира нашето разбиране за връзката между това, което можем да наблюдаваме при оптични тестове, и стабилността на перовскитните материали“, каза Амасиан.

Предишната работа на изследователите включва откриването на канализиране на йони в определени пътища в перовскитните материали. Те откриха, че това подобрява стабилността и оперативната ефективност на перовскитните слънчеви клетки. Изследователите вярват, че това проправя пътя за ново поколение по-леки, по-гъвкави и по-ефективни технологии за соларни клетки, подходящи за практическа употреба.

„Следващите стъпки за тази работа включват разширяване на гамата от потенциални сплави за тестване в RoboMapper“, казва Амасиан. „Отворени сме да работим с индустриални партньори за идентифициране на нови материали за фотоволтаични системи или други приложения. И с подкрепата на Службата за военноморски изследвания, ние вече използваме RoboMapper, за да подобрим нашето разбиране за материалите както за органични слънчеви клетки, така и за печатна електроника“.

Научната статия е публикувана в списание Matter.