Lumea întreagă ar trebui să își concentreze atenția asupra găsirii unor noi soluții de energie verde. Încălzirea globală reprezintă în continuare o mare amenințare pentru sănătatea planetei și, implicit, a noastră a tuturor, fapt pentru care energia solară- este una dintre soluțiile viabile în fața consumului de combustibili fosili.
În cursa continuă de a dezvolta materiale și configurații din ce în ce mai bune pentru celulele solare, necesare pentru panourile fotovoltaice, există multe variabile care pot fi ajustate pentru a încerca îmbunătățirea panourilor. Specialiștii se concentrează inclusiv asupra tipului de material al celulelor solare, grosimea și aranjamentul lor geometric.
Dezvoltarea de noi celule solare a fost, în general, un proces obositor de a face mici modificări la unul dintre acești parametri la un moment dat. În timp ce simulatoarele de calcul au făcut posibilă evaluarea unor astfel de modificări fără a fi nevoie să construiască efectiv fiecare nouă variație pentru testare, procesul rămâne lent.
Simulatorul de celule solare diferențiabile
Acum, cercetătorii de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) și Google Brain au dezvoltat un sistem care face posibilă nu doar evaluarea unui nou design, ci și furnizarea de informații despre modificările care vor aduce îmbunătățirile dorite. Acest lucru ar putea crește foarte mult rata de descoperire a unor configurații noi a celulelor solare, îmbunătățite.
Noul sistem (simulator de celule solare diferențiabile) este descris într-o lucrare publicată în revista „Computer Physics Communications”. Lucrarea a fost scrisă de studentul Sean Mann de la MIT, cercetătorul Giuseppe Romano de la Institutul MIT pentru Nanotehnologii și alți patru reprezentanți ai MIT și Google Brain.
Simulatoarele tradiționale de celule solare, explică Romano, iau detaliile unei configurații de celule solare și produc ca rezultat o eficiență estimată – adică ce procent din energia luminii solare care intră în celule este convertit de fapt în curent electric. Dar acest nou simulator prezice eficiența transformării energiei solare în energie electrică.
„Un instrument ce va permite altora să descopere mai repede alte dispozitive de performanță”
„Îți spune direct ce se întâmplă cu această eficiență dacă facem stratul celulelor solare puțin mai gros sau ce se întâmplă cu eficiența dacă, de exemplu, schimbăm proprietatea materialului din care sunt confecționate”, spune cercetătorul Giuseppe Romano, citat de sciencedaily.com.
Pe scurt, spune acesta, „nu am descoperit un dispozitiv nou, dar am dezvoltat un instrument care le va permite altora să descopere mai repede alte dispozitive de performanță mai ridicată”. În plus, spune el, „instrumentul nostru poate identifica un set unic de parametri de material care a fost ascuns până acum, deoarece este foarte complex să rulezi acele simulări”.
În timp ce abordările tradiționale folosesc, în esență, o căutare aleatorie a posibilelor variații, spune studentul Sean Mann de la MIT, cu instrumentul său „putem urmări o traiectorie a schimbării, deoarece simulatorul vă spune în ce direcție doriți să vă schimbați dispozitivul. Acest lucru face procesul mult mai rapid, deoarece în loc de a explora întreg spațiul de oportunități, puteți doar să urmați o singură cale” care duce direct la o performanță îmbunătățită.
Deoarece celulele solare avansate sunt adesea compuse din mai multe straturi întrețesute cu materiale conductoare pentru a transporta sarcina electrică de la una la alta, acest instrument de calcul dezvăluie modul în care modificarea grosimilor relative ale acestor straturi diferite va afecta puterea dispozitivului. „Acest lucru este foarte important pentru că grosimea este decisivă. Există o interacțiune puternică între propagarea luminii și grosimea fiecărui strat și absorbția fiecărui strat al celulelor solare”, explică Mann.
Alte variabile care pot fi evaluate sunt:
- cantitatea de dopaj (introducerea atomilor altui element) pe care o primește fiecare strat;
- constanta dielectrică a straturilor izolatoare;
- bandgap-ul, o măsură a nivelurilor de energie ale fotonilor de lumină care pot fi captate de diferite materiale utilizate în straturi.
