Учені зробили прорив у сонячній енергетиці, вирішивши головну загадку перовскітів – одного з найперспективніших, але нестабільних матеріалів. За допомогою ШІ та суперкомп’ютерів вони зрозуміли, чому матеріал так швидко руйнується, і знайшли спосіб це виправити. Перовськіти обходяться дешево, можуть бути гнучкими, як плівка, і за ефективністю не поступаються кремнію. Однак їхній комерціалізації заважала швидка деградація. У новому дослідженні поставили собі за мету зробити комірки не тільки потужними, а й надійними.

У центрі уваги опинилася багатообіцяюча, але крихка речовина для панелей із сімейства перовскітів – йодид свинцю формамідинію. Вчені з Технологічного університету Чалмерса використовували комп’ютерне моделювання з машинним навчанням, щоб зазирнути всередину матеріалу на атомному рівні. Завдяки цьому методу провели детальні симуляції його поведінки, які в тисячі разів довші, ніж раніше. При цьому комп’ютерна модель стала точнішою, оскільки налічувала мільйони атомів замість сотень. У підсумку дослідники з’ясували, що під час охолодження до -200°C молекули матеріалу “застряють” у певній, напівстабільній конфігурації, яка і є причиною його нестабільності та швидкої деградації.

Йодид свинцю формамідинію (Formamidinium lead iodide) вважається одним із найкращих матеріалів у групі галогенідних перовскітів, оскільки він має перспективні властивості для майбутніх технологій сонячних елементів. Нові відкриття Чалмерса тепер можуть пролити світло на його структуру; це надзвичайно важливо, якщо ми хочемо спроектувати та контролювати цей матеріал. Фото: Chalmers

Що змінить це відкриття

Розуміння цього процесу стане ключем до управління властивостями інноваційного матеріалу. Тепер інженери можуть змінювати його структуру на етапі виробництва, щоб уникнути цієї “пастки” і досягти підвищеної довговічності. Прорив усуває головну перешкоду на шляху до масового виробництва дешевих, гнучких і ефективних сонячних панелей.

У майбутньому такі батареї можна буде наносити на будь-яку поверхню – від даху автомобіля і рюкзака до вікон і фасадів будівель, перетворюючи їх на зручні джерела енергії.

Джерело: Фокус, Tech Xplore