Nuove perovskiti: anni di lavoro ridotti a poche settimane
(Rinnovabili.it) – Produrre fotovoltaico in perovskite in tempi record? Ci pensa l’intelligenza artificiale. Quella addestrata da un gruppo di ricercatori della School of Science presso l’Università RMIT, in Australia. Il team, guidato dal dottor Nastaran Meftahi, ha progettato una strategia sperimentale per realizzare film di perovskite con una gamma di composizioni diverse e utilizzando solo processi di fabbricazione robotica facilmente replicabili. “Fino ad ora, il processo di creazione delle celle di perovskite è stato più simile all’alchimia che alla scienza. Sono stati raggiunti livelli di efficienza record, ma i risultati positivi sono notoriamente difficili da riprodurre“, ha spiegato Meftahi. “Ciò che abbiamo ottenuto è lo sviluppo di un metodo per produrre e testare nuove celle solari in modo rapido e riproducibile, in cui ogni generazione apprende e migliora la precedente“.
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Produrre fotovoltaico in perovskite, i problemi
Le celle solari in perovskite rappresentano a tutti gli effetti la nuova generazione fotovoltaica. Caratteristiche chiave come l’elevata efficienza e costi di produzione ridotti ne fanno il candidato più promettente per sostituire (o integrare) il silicio nei pannelli fotovoltaici. In particolare le perovskiti agli alogenuri di piombo hanno dimostrato efficienze di conversione fino al 26%. Il loro più grande problema ed ostacolo alla commercializzazione rimane tuttavia la scarsa stabilità alle condizioni esterne. Una soluzione potrebbe arrivare da un nuovo e vasto sottoinsieme di perovskiti, le Ruddlesden-Popper “quasi 2D”, dotate di migliore fotostabilità e resilienza agli stress ambientali.
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Nuova strategia di fabbricazione e ottimizzazione dei film fotovoltaici
Ma come trovare il candidato migliore in una lista di materiali potenziali estremamente ampia? Gli scienziati hanno messo a punto una strategia combinata di deposizione automatizzata, potenziata dall’Intelligenza Artificiale per la produzione di fotovoltaico in perovskite a partire da una serie di precursori. Nel dettaglio lavoro è iniziato da un sistema di fabbricazione e ottimizzazione di film in perovskiti Ruddlesden-Popper con una gamma di composizioni diverse, realizzato dalla Monash University; il sistema utilizza solo processi robotici riproducibili, senza spin-coating. Sono state così progettate e caratterizzate 16 celle solari, alcune con efficienze del 16,9%, il risultato più alto ottenuto senza intervento umano.
I dati sulle prestazioni e sulla caratterizzazione di queste celle sono stati utilizzati dalla RMIT per addestrare un modello di apprendimento automatico che consente di ottimizzare i parametri dei materiali e indirizzare la progettazione verso il miglior risultato possibile. In tal modo è stato possibile prevedere le proprietà di 256 nuove ricette. Il passo successivo ha visto lo sviluppo di 100 nuove celle fotovoltaiche e la previsione delle proprietà di 16.000 ricette. Il tutto nel giro di poche settimane. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Advanced Energy Materials.