تدريب الذكاء الاصطناعي على إنتاج الخلايا الشمسية من البيروفسكايت في وقت قياسي

قام باحثون في أستراليا بتسخير الذكاء الاصطناعي لإنتاج خلايا شمسية من معدن البيروفسكايت في غضون أسابيع فقط، متجاوزين سنوات من العمل البشري والأخطاء البشرية لتحسين الخلايا.

وقال المؤلف الرئيسي للدراسة الدكتور نستاران مفتاحي، من كلية العلوم بجامعة RMIT، إن فرق الباحثين في جميع أنحاء العالم تتسابق لصنع خلايا البيروفسكايت، والتي كانت أرخص من السيليكون، وبفضل التطورات الحديثة، أصبحت الآن مستقرة بدرجة كافية للاستخدام التجاري على المدى الطويل.

وأضاف: “حتى الآن، كانت عملية إنشاء خلايا البيروفسكايت أشبه بالكيمياء منها بالعلم، وتم الوصول إلى كفاءات قياسية، ولكن من الصعب جدًا إعادة إنتاج النتائج الإيجابية”، “ما حققناه هو تطوير طريقة لصنع واختبار خلايا شمسية جديدة بسرعة وبشكل متكرر، حيث يتعلم كل جيل من الجيل السابق ويحسن منه.”

إزالة الخطأ البشري من المعادلة

قام أعضاء مركز التميز في علوم إكسيتون ومقره في RMIT وجامعة موناش ووكالة العلوم الوطنية الأسترالية CSIRO بإزالة الخطأ البشري من المعادلة في الابتكار السريع للخلايا الشمسية باستخدام الذكاء الاصطناعي.

باستخدام البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة نظام الفريق، قام مفتاحي والدكتور أندرو كريستوفرسون والبروفيسور سالفي روسو من RMIT بتطوير نموذج جديد للتعلم الآلي.

ونشرت النتائج في مجلة مواد الطاقة المتقدمة .

التنبؤ بكميات ضخمة من الوصفات الكيميائية

ومع نظام آلي بتكلفة ملايين الدولارات لتصنيع الخلايا الشمسية يجري بناؤه من قبل الدكتور آدم سورمياك في جامعة موناش، سيكون النموذج قادرًا على التنبؤ بكميات ضخمة من الوصفات الكيميائية الواعدة لخلايا البيروفسكايت الشمسية الجديدة.

سيقود سورمياك والبروفيسور أودو باخ في المركز الأسترالي للخلايا الكهروضوئية المتقدمة وCSIRO هذه المنشأة الجديدة، التي هي قيد الإنشاء حاليًا.

تصميم الخلايا الشمسية القابلة للتكرار

وقد أدى العمل المشترك للفريق إلى إنتاج خلايا شمسية من البيروفسكايت قابلة للتكرار بكفاءة تحويل طاقة تصل إلى 16.9%، وهي النتيجة الأكثر شهرة التي تم تصنيعها دون تدخل بشري.

وقال مفتاحي: “إن كفاءة تحويل الطاقة القابلة للتكرار بنسبة 16.9% أفضل من كفاءة تحويل الطاقة غير القابلة للتكرار بنسبة 30%”.

لقد كانت إمكانية التكاثر تحديًا كبيرًا لعمليات تصميم وتطوير خلايا البيروفسكايت التي يقودها الإنسان وغيرها من عمليات تصميم وتطوير خلايا البيروفسكايت التي يقودها الذكاء الاصطناعي.

وأضاف مفتاحي: “من الأهمية بمكان أن نموذج التعلم الآلي الخاص بنا يمثل نقطة البداية لمزيد من التحسين، سواء من حيث كفاءة تحويل الطاقة أو الاستقرار”.

16 خلية شمسية جديدة لم يسبق لها مثيل

قام فريق سورمياك بتصميم وتمييز 16 خلية شمسية جديدة لم يسبق لها مثيل من قبل باستخدام إعداده الجديد، واستخدم مفتاحي هذه الخلايا للتنبؤ بخصائص 256 وصفة جديدة للخلايا الشمسية.

وقال مفتاحي: “ثم قام آدم، بمساعدة مجموعته، بتطوير 100 خلية شمسية جديدة، مما سمح لي بالتنبؤ بخصائص 16000 خلية”، “في موناش، سيكونون قادرين قريبًا على إنتاج 2000 خلية شمسية فريدة يوميًا.

نحن نصل بسرعة إلى المرحلة التي سنكون فيها قادرين على التنبؤ بخصائص ملايين الخلايا المختلفة، ولا يمكنك فعل ذلك مع نموذج التعلم الآلي الخاص بأي شخص آخر، لأنك ستحتاج إلى معلومات إضافية قبل إنشاء الخلية.”

وأوضح، أنه من الممكن أيضًا استخدام نموذج التعلم الآلي والنظام الآلي لتحليل الأرقام وإجراء الاختبارات على أنواع أخرى من الخلايا الشمسية، بما في ذلك تلك المصنوعة من السيليكون أو المواد العضوية.

وذكر : “نحن حريصون على العمل مع الشركاء في الصناعة لإجراء المزيد من الاختبارات ووضع نماذج أولية لعملنا بحيث يمكن تسويقه تجاريًا في مجموعة من التطبيقات”.

تابعنا على تطبيق نبض