Солнечные элементы на основе перовскита - материала, который хорошо поглощает свет, - пока не вышли на массовый рынок: слишком капризна технология. Плёнку делают из жидкого раствора, который высыхает и кристаллизуется, но малейшие колебания температуры или влажности меняют её свойства и снижают выработку. Группа учёных из Университета Осаки предложила автоматизированную платформу, которая объединяет роботизированную установку, оптическую съёмку и машинное обучение. Результаты опубликованы в журнале ACS Nano.

Платформа наносит плёнку и одновременно фиксирует, как меняется её цвет и как ведут себя капли антирастворителя - жидкости, которую добавляют, чтобы ускорить кристаллизацию. Эти процессы идут стремительно, поэтому измерения должны быть очень быстрыми: система улавливает изменение цвета за доли секунды, а движение и удар капель - за несколько миллисекунд (тысячных долей секунды).

"Мы хотим уйти от метода проб и ошибок, измеряя то, что происходит с плёнкой прямо во время её формирования, - приводит слова ведущего автора Рёсукэ Кадо пресс-релиз. - Наша система позволяет связать эти изменения в реальном времени с качеством плёнки и выявить наиболее важные факторы".

Старший автор Акинори Саэки добавляет: "Преимущество автоматизации в том, что мы собираем гораздо больше данных, чем можно получить вручную. Машинное обучение помогает разобраться в этом множестве переменных и найти связи, которые трудно заметить".

Исследователи применили полученные знания, чтобы усовершенствовать нанесение антирастворителя. Анализ выявил оптимальный диапазон поведения капель, и с его помощью изготовили солнечный элемент на основе свинцового перовскита. В этих условиях устройство показало коэффициент преобразования энергии (КПД) 24,4% - долю солнечного света, которую оно превращает в электричество. Это демонстрация того, что данные, собранные во время роста плёнки, можно использовать для улучшения реального элемента.

Авторы подчёркивают: платформа предлагает более системный подход к оптимизации производства, а сочетание автоматических экспериментов, измерений в реальном времени и анализа данных может вскрыть неизвестные ранее связи между условиями обработки и качеством плёнки. Учёные надеются, что их разработка ускорит исследования в области фотовольтаики и поможет создать более практичные солнечные батареи. О промышленном внедрении или сроках выхода на рынок речи пока не идёт.

Источник: Tech Xplore