L’Intelligenza artificiale al servizio delle nuove celle solari
(Rinnovabili.it) – Sviluppare nuove celle solari è un processo lungo e impegnativo. È necessario trovare i materiali giusti con il giusto spessore, organizzarli nel migliore design, testarli e capire come e a quali parametri apportare le modifiche per migliorarne le prestazioni. E quindi ripetere i test. Sebbene i simulatori computazionale abbiano automatizzato alcune di queste fasi, il procedimento nel complesso rimane lento e noioso.
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A velocizzarlo ci pensa oggi un nuovo progetto del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e di Google Brain, il team di ricerca sul deep learning di Google. Insieme gli esperti hanno sviluppato un sistema che rende possibile non solo valutare le nuove celle solari, ma anche fornire informazioni su quali modifiche effettuare per ottenere i miglioramenti prestazionali desiderati. Uno strumento che potrebbe aumentare notevolmente la velocità di scoperta di future configurazioni ottimizzate.
Il simulatore di celle solari differenziabili
I tradizionali simulatori di celle solari, spiega il ricercatore Giuseppe Romano del MIT, analizzano i dettagli di una singola configurazione e producono come output un’efficienza prevista, ovvero quale percentuale della luce solare in entrata viene effettivamente convertita in corrente elettrica. Ma questo nuovo strumento – che prende il nome di simulatore di celle solari differenziabili – prevede l’efficienza e mostra quanto tale output sia influenzato da uno qualsiasi dei parametri di input. “Ti dice direttamente cosa succede all’efficienza se rendiamo questo strato un po’ più spesso”, spiega Romano. “Oppure se cambiamo le proprietà del materiale”.
In breve, afferma, “non abbiamo scoperto un nuovo dispositivo, ma abbiamo sviluppato uno strumento che consentirà ad altri di scoprire più rapidamente nuove celle solari con prestazioni più elevate”. Utilizzando questo sistema, “stiamo diminuendo il numero di volte in cui è necessario ricorre ad un simulatore”. Inoltre, afferma, “il nostro strumento è in grado di identificare un insieme univoco di parametri del materiale fotovoltaico; fattore fino a ieri inaccessibile finora perché molto complesso da valutare in tali simulazioni”.
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Poiché le nuove celle solari avanzate sono spesso composte da più strati intrecciati con materiali conduttivi, questo strumento di calcolo rivela come la modifica degli spessori relativi di tali elementi influenzi l’uscita del dispositivo. Ma può anche valutare la quantità di drogaggio (l’introduzione di atomi di un altro elemento) che ogni strato deve ricevere;, la costante dielettrica degli strati isolanti o il bandgap. Il simulatore è ora disponibile come strumento open source che può essere utilizzato immediatamente per guidare la ricerca nel campo fotovoltaico. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Computer Physics Communications (testo in inglese).