اشتراک
هوش مصنوعی به نظارت و بهینه‌سازی تولید سلول‌های خورشیدی پروسکایت کمک می‌کند. اعتبار: مارکوس برایگ، KIT; تصویر: فلیکس لاوفر، KIT
هوش مصنوعی به نظارت و بهینه‌سازی تولید سلول‌های خورشیدی پروسکایت کمک می‌کند. اعتبار: مارکوس برایگ، KIT; تصویر: فلیکس لاوفر، KIT
هوش مصنوعی انرژی خورشیدی فناوری

یادگیری ماشین ویژگی‌های مواد را برای فتوولتائیک‌های با کارایی بالا به دقت پیش‌بینی می‌کند

در یک نگاه چکیدهٔ خودکار موتور هوش مصنوعی افق آبی

محققان در موسسه فناوری کارلسروهه با استفاده از یادگیری ماشین به بهبود تولید سلول‌های خورشیدی پروسکایت پرداخته‌اند. این نوع سلول‌ها در آزمایشگاه‌ها بازدهی بالایی داشته و می‌توانند در ترکیب با سلول‌های سیلیکونی، نسل بعدی سیستم‌های فتوولتائیک را شکل دهند. یادگیری ماشین نقش مؤثری در تجزیه و تحلیل داده‌های مورد نیاز برای تولید این سلول‌ها دارد و می‌تواند چالش‌هایی مانند پایداری و مقیاس‌بندی را در سطح صنعتی برطرف کند. با استفاده از یادگیری عمیق، محققان توانسته‌اند ویژگی‌های مواد و بازدهی سلول‌ها را به دقت پیش‌بینی کنند که این امر به شناسایی به موقع خطاها در فرآیند تولید کمک می‌کند و نیاز به روش‌های بازرسی اضافی را از بین می‌برد. دقت و سرعت این روش، تحلیل داده‌ها را بهبود بخشیده و می‌تواند مشکلات پیچیده را حل کند. این تکنیک‌ها می‌توانند به حفظ کیفیت مواد و همگنی در ابعاد بزرگ کمک کرده و به تجاری‌سازی فتوولتائیک‌های پروسکایت سرعت بخشند.

در آزمایشگاه، سلول‌های خورشیدی پروسکایت در تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته، بازدهی بالایی از خود نشان می‌دهند. در ترکیب با سلول‌های خورشیدی سیلیکونی، آن‌ها می‌توانند نقشی در نسل بعدی سیستم‌های فتوولتائیک ایفا کنند. اکنون محققان در KIT نشان داده‌اند که یادگیری ماشین ابزاری حیاتی برای بهبود تجزیه و تحلیل داده‌های مورد نیاز برای ساخت تجاری سلول‌های خورشیدی پروسکایت است. آن‌ها نتایج خود را در Energy & Environmental Science ارائه می‌کنند.

فتوولتائیک یک فناوری کلیدی در تلاش‌ها برای کربن‌زدایی از تأمین انرژی است. سلول‌های خورشیدی با استفاده از لایه‌های نیمه‌رسانای پروسکایت از سطوح برخوردار هستند. آن‌ها می‌توانند به طور اقتصادی در طرح‌های نازک و انعطاف‌پذیر تولید شوند.

پروفسور اولریش ویلهلم پتزولد، فیزیکدان که در موسسه فناوری ریزساختار و موسسه فناوری نور (LTI) در KIT تحقیق می‌کند، گفت: «فتوولتائیک پروسکایت در آستانه تجاری‌سازی قرار دارد، اما هنوز با چالش‌هایی در پایداری طولانی‌مدت و مقیاس‌بندی به سطوح بزرگ‌تر مواجه است. تحقیقات ما نشان می‌دهد که یادگیری ماشین برای بهبود نظارت بر شکل‌گیری لایه‌های نازک پروسکایت که برای تولید صنعتی مورد نیاز است، حیاتی است.»

با یادگیری عمیق (روشی در یادگیری ماشین که از شبکه‌های عصبی استفاده می‌کند)، محققان KIT توانستند پیش‌بینی‌های سریع و دقیقی از ویژگی‌های مواد سلول خورشیدی و سطوح بازدهی در مقیاس‌هایی فراتر از آزمایشگاه ارائه دهند.

گامی به سوی قابلیت تجاری

فلیکس لاوفر، محقق LTI و نویسنده اصلی این مقاله، گفت: «با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده در طول تولید، می‌توانیم از یادگیری ماشین برای شناسایی خطاهای فرآیند قبل از اتمام سلول‌های خورشیدی استفاده کنیم. ما به هیچ روش بررسی دیگری نیاز نداریم. سرعت و اثربخشی این روش یک پیشرفت بزرگ برای است و حل مسائلی را ممکن می‌سازد که در غیر این صورت رسیدگی به آن‌ها بسیار دشوار خواهد بود.»

محققان با تجزیه و تحلیل مجموعه داده‌ای جدید که مستندات شکل‌گیری لایه‌های نازک پروسکایت را نشان می‌دهد، از برای شناسایی همبستگی‌ها بین داده‌های فرآیند و متغیرهای هدف مانند بازده تبدیل انرژی استفاده کردند.

پتزولد، رئیس بخش فتوولتائیک نسل بعدی LTI، گفت: «فتوولتائیک پروسکایت این پتانسیل را دارد که بازار فتوولتائیک را متحول کند. ما نشان می‌دهیم که چگونه می‌توان نوسانات فرآیند را به طور کمی با روش‌های شناسایی تقویت‌شده توسط تکنیک‌های تجزیه و تحلیل کرد تا از کیفیت بالای مواد و همگنی لایه فیلم در مناطق بزرگ و اندازه‌های دسته‌ای اطمینان حاصل شود. این یک گام حیاتی به سوی قابلیت تجاری است.»

اشتراک:
این گزارش ترجمه و بازنویسی خبری با موتور هوش مصنوعی افق آبی است و برای خوانندهٔ فارسی‌زبان بازتنظیم شده. منبع اصلی: tech xplore