Des chercheurs entraînent l’IA à produire des cellules solaires à partir de pérovskite en un temps record

Des chercheurs australiens ont exploité l’IA pour produire des cellules solaires à partir du minéral pérovskite en quelques semaines seulement, évitant ainsi des années de travail humain et d’erreur humaine pour optimiser les cellules.

L’auteur principal de l’étude, le Dr Nastaran Meftahi, de la faculté des sciences de l’université RMIT, a déclaré que des équipes de chercheurs du monde entier se précipitaient pour fabriquer des cellules à pérovskite, moins chères que le silicium et, grâce aux progrès récents, désormais suffisamment stables pour une utilisation commerciale à long terme.

“Jusqu’à présent, le processus de création de cellules pérovskites ressemblait plus à de l’alchimie qu’à de la science. Des efficacités records ont été atteintes, mais les résultats positifs sont notoirement difficiles à reproduire”, a-t-elle déclaré. “Ce que nous avons réalisé, c’est le développement d’une méthode permettant de fabriquer et de tester de nouvelles cellules solaires de manière rapide et reproductible, où chaque génération apprend et améliore la précédente.”

Les membres du Centre d’excellence en science Exciton basé au RMIT, à l’Université Monash et à l’agence scientifique nationale australienne CSIRO ont éliminé l’erreur humaine de l’équation en innovant rapidement dans les cellules solaires avec l’IA. À l’aide des données générées par le système de l’équipe, Meftahi, le Dr Andrew Christofferson et le professeur Salvy Russo du RMIT ont développé un nouveau modèle d’apprentissage automatique.

Les résultats sont publiés dans la revue Matériaux énergétiques avancés.

Avec un système automatisé de fabrication de cellules solaires de plusieurs millions de dollars construit par le Dr Adam Surmiak de l’Université Monash, le modèle sera capable de prédire d’énormes volumes de recettes chimiques prometteuses pour de nouvelles cellules solaires à pérovskite.

Surmiak et le professeur Udo Bach du Australian Center for Advanced Photovoltaics et du CSIRO dirigeront cette nouvelle installation, actuellement en construction.

Concevoir des cellules solaires reproductibles

Les travaux combinés de l’équipe ont abouti à des cellules solaires à pérovskite reproductibles avec un rendement de conversion d’énergie de 16,9 %, le résultat le plus connu fabriqué sans intervention humaine.

“Un rendement de conversion d’énergie reproductible de 16,9 % est meilleur qu’un rendement de 30 % non reproductible”, a déclaré Meftahi.

La reproductibilité a été un défi majeur pour les processus de conception et de développement de cellules de pérovskite dirigés par l’homme et par l’IA.

« Notre modèle d’apprentissage automatique représente le point de départ d’une optimisation plus poussée, à la fois en termes d’efficacité et de stabilité de conversion d’énergie », a ajouté Meftahi.

L’équipe de Surmiak a conçu et caractérisé 16 nouvelles cellules solaires jamais vues auparavant en utilisant sa nouvelle configuration, et Meftahi a utilisé ces cellules pour prédire les propriétés de 256 nouvelles recettes de cellules solaires.

“Puis Adam, avec l’aide de son groupe, a développé 100 nouvelles cellules solaires et cela m’a permis de prédire les propriétés de 16 000”, a expliqué Meftahi. “Chez Monash, ils seront bientôt capables de fabriquer 2 000 cellules solaires uniques par jour. Nous arrivons rapidement au stade où nous pourrons prédire les propriétés de millions de cellules différentes. Et vous ne pouvez pas faire ça. avec le modèle d’apprentissage automatique de quelqu’un d’autre, car vous auriez besoin d’informations supplémentaires avant de créer la cellule.

Meftahi a déclaré que le modèle d’apprentissage automatique et le système automatisé peuvent également potentiellement être utilisés pour analyser les chiffres et effectuer des tests sur d’autres types de cellules solaires, y compris celles fabriquées avec du silicium ou des matériaux organiques.

“Nous souhaitons travailler avec des partenaires industriels pour tester et prototyper davantage nos travaux afin qu’ils puissent éventuellement être commercialisés dans une gamme d’applications”, a-t-elle déclaré.