Ffynhonnell: sciencedaily.com
Yn y ras barhaus i ddatblygu deunyddiau a chyfluniadau byth-well ar gyfer celloedd solar, mae yna lawer o newidynnau y gellir eu haddasu i geisio gwella perfformiad, gan gynnwys math o ddeunydd, trwch, a threfniant geometrig. Yn gyffredinol, mae datblygu celloedd solar newydd wedi bod yn broses ddiflas o wneud newidiadau bach i un o'r paramedrau hyn ar y tro. Er bod efelychwyr cyfrifiadol wedi ei gwneud hi'n bosibl gwerthuso newidiadau o'r fath heb orfod adeiladu pob amrywiad newydd ar gyfer profi, mae'r broses yn parhau i fod yn araf.
Nawr, mae ymchwilwyr yn MIT a Google Brain wedi datblygu system sy'n ei gwneud hi'n bosibl nid yn unig gwerthuso un dyluniad arfaethedig ar y tro, ond darparu gwybodaeth ynghylch pa newidiadau fydd yn darparu'r gwelliannau a ddymunir. Gallai hyn gynyddu'r gyfradd ar gyfer darganfod cyfluniadau newydd, gwell yn fawr.
Disgrifir y system newydd, o'r enw efelychydd celloedd solar gwahaniaethol, mewn papur a gyhoeddwyd yn y cyfnodolynComputer Physics Communications, a ysgrifennwyd gan Sean Mann MIT, y gwyddonydd ymchwil Giuseppe Romano o MIT' s Sefydliad Nanotechnolegau Milwyr, a phedwar eraill yn MIT ac yn Google Brain.
Mae efelychwyr celloedd solar traddodiadol, mae Romano yn esbonio, yn cymryd manylion cyfluniad celloedd solar ac yn cynhyrchu effeithlonrwydd a ragwelir fel eu hallbwn - hynny yw, pa ganran o egni golau haul sy'n dod i mewn sy'n cael ei drawsnewid yn gerrynt trydan. Ond mae'r efelychydd newydd hwn yn rhagfynegi'r effeithlonrwydd ac yn dangos faint mae'r allbwn hwnnw'n cael ei effeithio gan unrhyw un o'r paramedrau mewnbwn." Mae'n dweud wrthych yn uniongyrchol beth sy'n digwydd i'r effeithlonrwydd os ydym yn gwneud yr haen hon ychydig yn fwy trwchus, neu beth sy'n digwydd i'r effeithlonrwydd os ydym er enghraifft yn newid eiddo'r deunydd," meddai.
Yn fyr, meddai," ni wnaethom ddarganfod' t ddyfais newydd, ond fe wnaethom ddatblygu offeryn a fydd yn galluogi eraill i ddarganfod dyfeisiau perfformiad uwch eraill yn gyflymach." Gan ddefnyddio'r system hon," rydym yn lleihau'r nifer o weithiau y mae angen i ni redeg efelychydd i roi mynediad cyflymach i ofod ehangach o strwythurau optimized." Yn ogystal, meddai," gall ein teclyn nodi set unigryw o baramedrau deunydd sydd wedi'u cuddio hyd yn hyn oherwydd ei fod' s yn gymhleth iawn i redeg yr efelychiadau hynny."
Er bod dulliau traddodiadol yn defnyddio chwiliad ar hap o amrywiadau posibl yn y bôn, meddai Mann, gyda'i offeryn" gallwn ddilyn trywydd newid oherwydd bod yr efelychydd yn dweud wrthych i ba gyfeiriad rydych chi am fod yn newid eich dyfais. Mae hynny'n gwneud y broses yn llawer cyflymach oherwydd yn lle archwilio'r gofod cyfan o gyfleoedd, gallwch ddilyn dyfynbris llwybr sengl &; mae hynny'n arwain yn uniongyrchol at berfformiad gwell.
Gan fod celloedd solar datblygedig yn aml yn cynnwys haenau lluosog sy'n rhyng-gysylltiedig â deunyddiau dargludol i gario gwefr drydanol o'r naill i'r llall, mae'r offeryn cyfrifiadol hwn yn datgelu sut y bydd newid trwch cymharol y gwahanol haenau hyn yn effeithio ar allbwn y ddyfais' s." Mae hyn yn bwysig iawn oherwydd bod y trwch yn hollbwysig. Mae cydadwaith cryf rhwng lluosogi golau a thrwch pob haen ac amsugno pob haen," Esbonia Mann.
Ymhlith y newidynnau eraill y gellir eu gwerthuso mae faint o ddopio (cyflwyno atomau elfen arall) y mae pob haen yn ei dderbyn, neu gysonyn dielectrig haenau inswleiddio, neu'r bandgap, mesur o lefelau egni ffotonau golau a all fod wedi'u dal gan wahanol ddefnyddiau a ddefnyddir yn yr haenau.
Mae'r efelychydd hwn bellach ar gael fel offeryn ffynhonnell agored y gellir ei ddefnyddio ar unwaith i helpu i arwain ymchwil yn y maes hwn, meddai Romano." Mae'n barod, a gall arbenigwyr y diwydiant ei ddefnyddio." Er mwyn ei ddefnyddio, byddai ymchwilwyr yn cyplysu cyfrifiannau'r ddyfais hon' s gydag algorithm optimeiddio, neu hyd yn oed system ddysgu peiriant, i asesu amrywiaeth eang o newidiadau posibl yn gyflym a chartref yn gyflym ar y dewisiadau amgen mwyaf addawol.
Ar y pwynt hwn, mae'r efelychydd yn seiliedig ar fersiwn un dimensiwn yn unig o'r gell solar, felly'r cam nesaf fydd ehangu ei galluoedd i gynnwys cyfluniadau dau a thri dimensiwn. Ond gall hyd yn oed y fersiwn 1D" gwmpasu'r mwyafrif o gelloedd sy'n cael eu cynhyrchu ar hyn o bryd," Meddai Romano. Ni ellir efelychu rhai amrywiadau, fel yr hyn a elwir yn gelloedd tandem sy'n defnyddio gwahanol ddefnyddiau, yn uniongyrchol gan yr offeryn hwn, ond" mae yna ffyrdd i frasamcanu cell solar tandem trwy efelychu pob un o'r celloedd unigol," ; Meddai Mann.
Yr efelychydd yw" pen-i-ben," Meddai Romano, sy'n golygu ei fod yn cyfrifo sensitifrwydd yr effeithlonrwydd, gan ystyried amsugno golau hefyd. Ychwanegodd:" Mae cyfeiriad apelgar yn y dyfodol yn cyfansoddi ein efelychydd gydag efelychwyr lluosogi golau gwahaniaethol presennol, er mwyn sicrhau gwell cywirdeb."
Wrth symud ymlaen, dywed Romano, oherwydd cod ffynhonnell agored yw hwn," mae hynny'n golygu unwaith y bydd' s i fyny yno, gall y gymuned gyfrannu ato. A dyna' s pam rydyn ni'n gyffrous iawn." Er bod y grŵp ymchwil hwn yn" dim ond llond llaw o bobl," meddai, nawr gall unrhyw un sy'n gweithio yn y maes wneud ei welliannau a'i welliannau ei hun i'r cod a chyflwyno galluoedd newydd.
& quot; Mae ffiseg wahaniaethol yn mynd i ddarparu galluoedd newydd ar gyfer efelychiadau systemau peirianyddol," meddai Venkat Viswanathan, athro cyswllt mewn peirianneg fecanyddol ym Mhrifysgol Carnegie Mellon, nad oedd yn gysylltiedig â'r gwaith hwn." Mae'r efelychydd celloedd solar gwahaniaethol yn enghraifft anhygoel o ffiseg y gellir ei wahaniaethu, a all nawr ddarparu galluoedd newydd i wneud y gorau o berfformiad dyfeisiau celloedd solar," meddai, gan alw'r astudiaeth" yn gam cyffrous ymlaen."
Yn ogystal â Mann a Romano, roedd y tîm yn cynnwys Eric Fadel a Steven Johnson yn MIT, a Samuel Schoenholz ac Ekin Cubuk yn Google Brain. Cefnogwyd y gwaith yn rhannol gan Eni SpA a Menter Ynni MIT, a Chwil Cudd-wybodaeth MIT.
