Meningkatnya tuntutan energi global mendorong batas teknologi matahari. Para ilmuwan di Swedia kini telah mengambil langkah besar menuju membuka potensi halida perovskit.
Permintaan global akan listrik naik dengan cepat, sehingga penting untuk menemukan cara berkelanjutan untuk memenuhi kebutuhan di masa depan. Salah satu solusi yang mungkin terletak pada pengembangan bahan sel surya canggih yang jauh lebih efisien daripada yang digunakan saat ini. Bahan -bahan baru ini dapat diproduksi sangat tipis dan fleksibel sehingga dapat mencakup semuanya, mulai dari smartphone hingga seluruh bangunan.
Peneliti di Universitas Teknologi Chalmers Di Swedia baru -baru ini membuat kemajuan dalam menangani salah satu pilihan yang paling menjanjikan namun membingungkan: halide perovskites. Dengan menggabungkan simulasi berbasis komputer dengan Pembelajaran Mesinmereka mulai mengungkap perilaku kompleks bahan -bahan ini.
Menurut Badan Energi Internasional, listrik sudah menyumbang 20 persen dari penggunaan energi global. Dalam 25 tahun ke depan, bagian itu diperkirakan akan meningkat di atas 50 persen, lebih lanjut menggarisbawahi urgensi pengembangan teknologi energi yang lebih bersih dan lebih efisien.
Untuk memenuhi permintaan, ada kebutuhan yang signifikan dan berkembang untuk metode konversi energi baru, ramah lingkungan dan efisien, seperti sel surya yang lebih efisien. Temuan kami sangat penting untuk merekayasa dan mengendalikan salah satu prinsip sel surya yang paling menjanjikan untuk pemanfaatan optimal. Sangat menarik bahwa kami memiliki metode simulasi yang dapat menjawab pertanyaan yang belum terselesaikan beberapa tahun yang lalu, “kata Julk. Chalmers.
Bahan yang menjanjikan untuk sel surya yang efisien
Bahan-bahan yang terletak di dalam kelompok yang disebut halida perovskit dianggap sebagai yang paling menjanjikan untuk menghasilkan sel surya yang hemat biaya, fleksibel, dan ringan serta perangkat optoelektronik seperti umbi LED, karena mereka menyerap dan memancarkan cahaya dengan sangat efisien. Namun, bahan perovskite dapat menurun dengan cepat dan mengetahui cara terbaik untuk memanfaatkannya membutuhkan pemahaman yang lebih dalam tentang mengapa ini terjadi dan bagaimana bahan bekerja.
Para ilmuwan telah lama berjuang untuk memahami satu bahan tertentu dalam kelompok, senyawa kristal yang disebut formamidinium timbal iodida. Ini memiliki sifat optoelektronik yang luar biasa. Penggunaan material yang lebih besar telah terhambat oleh ketidakstabilannya tetapi ini dapat diselesaikan dengan mencampur dua jenis perovskit halida. Namun, lebih banyak pengetahuan diperlukan tentang kedua jenis sehingga para peneliti dapat mengendalikan campuran dengan baik.
Kunci desain dan kontrol material
Kelompok penelitian di Chalmers sekarang dapat memberikan penjelasan terperinci tentang fase penting dari materi yang sebelumnya sulit dijelaskan hanya dengan eksperimen. Memahami fase ini adalah kunci untuk dapat merancang dan mengendalikan bahan dan campuran ini berdasarkan padanya. Studi ini baru -baru ini diterbitkan di Jurnal American Chemical Society.
“Fase suhu rendah dari bahan ini telah lama menjadi bagian yang hilang dari teka-teki penelitian dan kami sekarang telah menyelesaikan pertanyaan mendasar tentang struktur fase ini,” kata peneliti Chalmers Sangita Dutta.
Pembelajaran mesin berkontribusi pada terobosan
Keahlian para peneliti terletak pada membangun model yang akurat dari berbagai bahan dalam simulasi komputer. Ini memungkinkan mereka untuk menguji materi dengan mengeksposnya ke skenario yang berbeda dan ini dikonfirmasi secara eksperimental.
Namun demikian, bahan pemodelan dalam keluarga Halide Perovskite rumit, karena menangkap dan memecahkan kode sifat mereka membutuhkan superkomputer yang kuat dan waktu simulasi yang lama.
“Dengan menggabungkan metode standar kami dengan pembelajaran mesin, kami sekarang dapat menjalankan simulasi yang ribuan kali lebih lama dari sebelumnya. Dan model kami sekarang dapat berisi jutaan atom, bukan ratusan, yang membawa mereka lebih dekat ke dunia nyata,” kata Dutta.
Pengamatan laboratorium cocok dengan simulasi
Para peneliti mengidentifikasi struktur formamidinium memimpin iodida pada suhu rendah. Mereka juga dapat melihat bahwa molekul formamidinium macet dalam keadaan semi-stabil sementara bahan mendingin. Untuk memastikan bahwa model studi mereka mencerminkan kenyataan, mereka berkolaborasi dengan peneliti eksperimental di Universitas Birmingham. Mereka mendinginkan material hingga – 200 ° C untuk memastikan eksperimen mereka cocok dengan simulasi.
“Kami berharap wawasan yang kami peroleh dari simulasi dapat berkontribusi pada cara memodelkan dan menganalisis bahan perovskit halida yang kompleks di masa depan,” kata Erik Fransson, di Departemen Fisika di Chalmers.
Referensi: “Mengungkap fase suhu rendah FAPBI3 menggunakan potensi yang dipelajari mesin” oleh Sangita Dutta, Erik Fransson, Tobias Hainer, Benjamin M. Gallant, Dominik J. Kubicki, Paul Erhart dan Julia Wiktor, 14 Agustus 2025, Jurnal American Chemical Society.
Doi: 10.1021/jacs.5c05265
Penelitian ini didukung oleh Yayasan Swedia untuk Penelitian Strategis, Badan Energi Swedia, Dewan Penelitian Swedia, Dewan Penelitian Eropa, Yayasan Knut dan Alice Wallenberg dan Area Advance di Universitas Teknologi Chalmers. Perhitungan difasilitasi oleh sumber daya dari infrastruktur akademik nasional untuk superkomputer di Swedia (NAISS) di C3SE.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
BN Babel
