Sumber:sciencedaily.com
Dalam perlumbaan yang berterusan untuk membangunkan bahan dan konfigurasi yang lebih baik untuk sel suria, terdapat banyak pembolehubah yang boleh dilaraskan untuk cuba meningkatkan prestasi, termasuk jenis bahan, ketebalan dan susunan geometri. Membangunkan sel suria baharu secara amnya merupakan proses yang membosankan untuk membuat perubahan kecil pada salah satu parameter ini pada satu masa. Walaupun simulator pengiraan telah memungkinkan untuk menilai perubahan tersebut tanpa perlu benar-benar membina setiap variasi baharu untuk ujian, prosesnya tetap perlahan.
Kini, penyelidik di MIT dan Google Brain telah membangunkan sistem yang membolehkan bukan sahaja untuk menilai satu reka bentuk yang dicadangkan pada satu masa, tetapi untuk memberikan maklumat tentang perubahan yang akan memberikan peningkatan yang diingini. Ini boleh meningkatkan kadar untuk penemuan konfigurasi baharu yang dipertingkatkan.
Sistem baharu itu, yang dipanggil simulator sel suria boleh dibezakan, diterangkan dalam makalah yang diterbitkan dalam jurnalComputer Physics Communications, yang ditulis oleh junior MIT Sean Mann, saintis penyelidik Giuseppe Romano dari MIT's Institute for Soldier Nanotechnologies, dan empat yang lain di MIT dan di Google Brain.
Simulator sel suria tradisional, Romano menjelaskan, mengambil butiran konfigurasi sel suria dan menghasilkan kecekapan yang diramalkan sebagai outputnya -- iaitu, berapa peratusan tenaga cahaya matahari yang masuk sebenarnya ditukar kepada arus elektrik. Tetapi simulator baharu ini meramalkan kecekapan dan menunjukkan berapa banyak output itu dipengaruhi oleh mana-mana satu daripada parameter input."Ia memberitahu anda secara langsung apa yang berlaku kepada kecekapan jika kita menjadikan lapisan ini lebih tebal sedikit, atau apa yang berlaku kepada kecekapan jika kita contohnya menukar sifat bahan," dia cakap.
Ringkasnya, dia berkata,"kami tidak'tidak menemui peranti baharu, tetapi kami membangunkan alat yang membolehkan orang lain menemui peranti berprestasi tinggi lain dengan lebih cepat." Menggunakan sistem ini,"kami mengurangkan bilangan kali yang kami perlukan untuk menjalankan simulator untuk memberikan akses yang lebih cepat kepada ruang yang lebih luas bagi struktur yang dioptimumkan." Selain itu, beliau berkata,"alat kami boleh mengenal pasti set unik parameter bahan yang telah disembunyikan setakat ini kerana ia'sangat rumit untuk menjalankan simulasi tersebut."
Walaupun pendekatan tradisional pada dasarnya menggunakan carian rawak kemungkinan variasi, kata Mann, dengan alatnya"kita boleh mengikuti trajektori perubahan kerana simulator memberitahu anda arah mana anda ingin menukar peranti anda. Itu menjadikan proses lebih pantas kerana bukannya meneroka seluruh ruang peluang, anda hanya boleh mengikuti satu laluan" yang membawa terus kepada prestasi yang lebih baik.
Memandangkan sel suria termaju selalunya terdiri daripada berbilang lapisan yang dijalin dengan bahan konduktif untuk membawa cas elektrik dari satu ke satu sama lain, alat pengiraan ini mendedahkan cara menukar ketebalan relatif lapisan berbeza ini akan mempengaruhi output peranti'"Ini sangat penting kerana ketebalannya adalah kritikal. Terdapat interaksi yang kuat antara perambatan cahaya dan ketebalan setiap lapisan dan penyerapan setiap lapisan," Mann menerangkan.
Pembolehubah lain yang boleh dinilai termasuk jumlah doping (pengenalan atom unsur lain) yang diterima oleh setiap lapisan, atau pemalar dielektrik lapisan penebat, atau celah jalur, ukuran tahap tenaga foton cahaya yang boleh ditangkap oleh bahan yang berbeza yang digunakan dalam lapisan.
Simulator ini kini tersedia sebagai alat sumber terbuka yang boleh digunakan serta-merta untuk membantu membimbing penyelidikan dalam bidang ini, kata Romano."Ia sudah sedia, dan boleh diambil oleh pakar industri." Untuk memanfaatkannya, penyelidik akan menggandingkan pengiraan peranti ini' dengan algoritma pengoptimuman, atau juga sistem pembelajaran mesin, untuk menilai dengan pantas pelbagai kemungkinan perubahan dan menggunakan alternatif yang paling menjanjikan dengan pantas.
Pada ketika ini, simulator hanya berdasarkan versi satu dimensi sel suria, jadi langkah seterusnya adalah untuk mengembangkan keupayaannya untuk memasukkan konfigurasi dua dan tiga dimensi. Tetapi versi 1D" ini boleh meliputi sebahagian besar sel yang sedang dalam pengeluaran," Romano berkata. Variasi tertentu, seperti yang dipanggil sel tandem menggunakan bahan yang berbeza, belum boleh disimulasikan secara langsung oleh alat ini, tetapi"terdapat cara untuk menganggarkan sel solar tandem dengan mensimulasikan setiap sel individu," ; Mann berkata.
Simulator ialah"hujung-ke-hujung," Romano berkata, bermakna ia mengira sensitiviti kecekapan, juga mengambil kira penyerapan cahaya. Dia menambah:"Arah masa depan yang menarik sedang mengarang simulator kami dengan simulator perambatan cahaya boleh dibezakan termaju sedia ada, untuk mencapai ketepatan yang dipertingkatkan."
Melangkah ke hadapan, kata Romano, kerana ini ialah kod sumber terbuka,"ini bermakna apabila ia's atas sana, komuniti boleh menyumbang kepadanya. Dan itulah' sebab kami sangat teruja." Walaupun kumpulan penyelidikan ini adalah"hanya segelintir orang," katanya, kini sesiapa yang bekerja dalam bidang itu boleh membuat penambahbaikan dan penambahbaikan mereka sendiri pada kod dan memperkenalkan keupayaan baharu.
& quot;Fizik yang boleh dibezakan akan menyediakan keupayaan baharu untuk simulasi sistem kejuruteraan," kata Venkat Viswanathan, profesor bersekutu kejuruteraan mekanikal di Universiti Carnegie Mellon, yang tidak dikaitkan dengan kerja ini."Simulator sel suria boleh dibezakan ialah contoh fizik boleh dibezakan yang luar biasa, yang kini boleh memberikan keupayaan baharu untuk mengoptimumkan prestasi peranti sel suria," katanya, memanggil kajian itu"sebuah langkah ke hadapan yang menarik."
Selain Mann dan Romano, pasukan itu termasuk Eric Fadel dan Steven Johnson di MIT, dan Samuel Schoenholz dan Ekin Cubuk di Google Brain. Kerja ini disokong sebahagiannya oleh Eni SpA dan MIT Energy Initiative, dan MIT Quest for Intelligence.
