Għodda Biex Tħaffef l-Iżvilupp ta 'Ċelloli Solari Ġodda

Issa, riċerkaturi fil-MIT u Google Brain żviluppaw sistema li tagħmilha possibbli mhux biss li jiġi evalwat disinn propost wieħed kull darba, iżda li jipprovdu informazzjoni dwar liema bidliet se jipprovdu t-titjib mixtieq. Dan jista 'jżid ħafna r-rata għall-iskoperta ta' konfigurazzjonijiet ġodda u mtejba.

Is-sistema l-ġdida, imsejħa simulatur ta 'ċelluli solari differenzjabbli, hija deskritta f'dokument ippubblikat fil-ġurnal Computer Physics Communications, miktub minn MIT junior Sean Mann, xjenzat riċerkatur Giuseppe Romano tal-MIT's Institute for Soldier Nanotechnologies, u erba' oħrajn fil-MIT u fil-Google Brain.

Is-simulaturi tradizzjonali taċ-ċelloli solari, jispjega Romano, jieħdu d-dettalji ta 'konfigurazzjoni ta' ċelloli solari u jipproduċu bħala l-output tagħhom effiċjenza mbassra - jiġifieri, liema perċentwal tal-enerġija tad-dawl tax-xemx li jidħol fil-fatt tiġi kkonvertita għal kurrent elettriku. Iżda dan is-simulatur ġdid kemm ibassar l-effiċjenza kif ukoll juri kemm dak l-output huwa affettwat minn kwalunkwe wieħed mill-parametri tad-dħul."Jgħidlek direttament x'jiġri mill-effiċjenza jekk nagħmlu dan is-saff ftit eħxen, jew x'jiġri mill-effiċjenza jekk aħna pereżempju nibdlu l-proprjetà tal-materjal," hu qal.

Fil-qosor, huwa jgħid,"ma'ma skoprejtx apparat ġdid, iżda żviluppajna għodda li tippermetti lil oħrajn jiskopru aktar malajr apparati oħra ta 'prestazzjoni ogħla.&kwota; Bl-użu ta 'din is-sistema,"aħna qed innaqqsu n-numru ta' drabi li għandna bżonn biex imexxu simulatur biex nagħtu aċċess aktar mgħaġġel għal spazju usa 'ta' strutturi ottimizzati.&kwota; Barra minn hekk, jgħid,"għodda tagħna tista 'tidentifika sett uniku ta' parametri materjali li kien moħbi s'issa minħabba li's kumplessa ħafna biex imexxu dawk is-simulazzjonijiet.&kwota;

Filwaqt li l-approċċi tradizzjonali jużaw essenzjalment tfittxija bl-addoċċ ta 'varjazzjonijiet possibbli, Mann jgħid, bl-għodda tiegħu"nistgħu nsegwu trajettorja ta' bidla minħabba li s-simulatur jgħidlek liema direzzjoni trid tibdel it-tagħmir tiegħek. Li jagħmel il-proċess ħafna aktar mgħaġġel għax minflok tesplora l-ispazju kollu ta ' l-opportunitajiet, inti tista ' sempliċement issegwi triq waħda" li jwassal direttament għal prestazzjoni mtejba.

Peress li ċ-ċelloli solari avvanzati ħafna drabi huma magħmulin minn saffi multipli interlated ma 'materjali konduttivi biex iġorru ċarġ elettriku minn wieħed għall-ieħor, din l-għodda komputazzjonali turi kif it-tibdil tal-ħxuna relattiva ta' dawn is-saffi differenti se jaffettwa l-output tal-apparat'."Dan huwa importanti ħafna minħabba li l-ħxuna hija kritika. Hemm interazzjoni qawwija bejn il-propagazzjoni tad-dawl u l-ħxuna ta 'kull saff u l-assorbiment ta' kull saff," Mann jispjega.

Varjabbli oħra li jistgħu jiġu evalwati jinkludu l-ammont ta 'doping (l-introduzzjoni ta' atomi ta 'element ieħor) li kull saff jirċievi, jew il-kostanti dielettrika ta' saffi iżolanti, jew il-bandgap, kejl tal-livelli ta 'enerġija ta' fotoni tad-dawl li jistgħu jiġu maqbuda minn materjali differenti użati fis-saffi.

Dan is-simulatur issa huwa disponibbli bħala għodda open-source li tista 'tintuża immedjatament biex tgħin tiggwida r-riċerka f'dan il-qasam, jgħid Romano."Hija lesta, u tista 'tittieħed minn esperti tal-industrija.&kwota; Biex jagħmlu użu minnha, ir-riċerkaturi jgħaqqdu l-komputazzjonijiet ta' dan l-apparat'ma' algoritmu ta' ottimizzazzjoni, jew saħansitra sistema ta' tagħlim bil-magni, biex jivvalutaw malajr varjetà wiesgħa ta' bidliet possibbli u jidħlu malajr fuq l-aktar alternattivi promettenti.

F'dan il-punt, is-simulatur huwa bbażat biss fuq verżjoni unidimensjonali taċ-ċellula solari, għalhekk il-pass li jmiss se jkun li jespandi l-kapaċitajiet tiegħu biex jinkludi konfigurazzjonijiet bidimensjonali u tridimensjonali. Imma anke din il-verżjoni 1D"jistgħu jkopru l-maġġoranza taċ-ċelloli li bħalissa huma taħt produzzjoni," Romano jgħid. Ċerti varjazzjonijiet, bħall-hekk imsejħa ċelluli tandem li jużaw materjali differenti, għadhom ma jistgħux jiġu simulati direttament minn din l-għodda, iżda"hemm modi biex tapprossima ċellula solari tandem billi tissimula kull waħda miċ-ċelloli individwali," ; Mann jgħid.

Is-simulatur huwa"end-to-end," Romano jgħid, li jfisser li tikkalkula s-sensittività tal-effiċjenza, filwaqt li tqis ukoll l-assorbiment tad-dawl. Huwa jżid:"Direzzjoni futura attraenti qed tikkomponi s-simulatur tagħna b'simulaturi ta 'propagazzjoni tad-dawl differenzjabbli eżistenti avvanzati, biex tinkiseb preċiżjoni msaħħa.&kwota;

Nimxu 'l quddiem, jgħid Romano, minħabba li dan huwa kodiċi open-source,"jiġifieri li ladarba's hemmhekk, il-komunità tista' tikkontribwixxi għalih. U għalhekk'huwa għaliex aħna tassew eċċitati.&kwota; Għalkemm dan il-grupp ta ' riċerka huwa"biss ftit nies," jgħid, issa kull min jaħdem fil-qasam jista 'jagħmel it-titjib u t-titjib tiegħu stess għall-kodiċi u jintroduċi kapaċitajiet ġodda.

& quot;Fiżika differenzjabbli se tipprovdi kapaċitajiet ġodda għas-simulazzjonijiet ta 'sistemi ta' inġinerija," jgħid Venkat Viswanathan, professur assoċjat tal-inġinerija mekkanika fl-Università Carnegie Mellon, li ma kienx assoċjat ma 'dan ix-xogħol."Is-simulatur taċ-ċelloli solari differenzjabbli huwa eżempju inkredibbli ta 'fiżika differenzjabbli, li issa jistgħu jipprovdu kapaċitajiet ġodda biex jottimizzaw il-prestazzjoni tal-apparat taċ-ċelloli solari," huwa jgħid, li jsejjaħ l-istudju"pass eċċitanti 'l quddiem.&kwota;

Minbarra Mann u Romano, it-tim kien jinkludi lil Eric Fadel u Steven Johnson fil-MIT, u lil Samuel Schoenholz u Ekin Cubuk fil-Google Brain. Ix-xogħol kien appoġġjat parzjalment minn Eni SpA u l-MIT Energy Initiative, u l-MIT Quest for Intelligence.