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この超薄型ソーラー技術は、携帯電話から高層ビルまですべてを動かすことができます

世界の電力使用は急速に増加しており、持続可能に対処する必要があります。新しい材料を開発すると、現在よりもはるかに効率的な太陽電池材料が得られます。非常に薄くて柔軟な材料であるため、携帯電話や建物全体からあらゆるものを包むことができます。コンピューターシミュレーションと機械学習を使用して、スウェーデンのチャーマーズ工科大学の研究者は、最も有望であるが悪名高い謎めいた材料の1つで、ハロゲン化物ペロブスカイトの理解と取り扱いに向けて重要な一歩を踏み出しました。 国際エネルギー機関によると、電力の使用は世界中で絶えず増加しています。世界の総エネルギー消費の割合は、現在の20％と比較して25年で50％を超えると予想されています。 「需要を満たすために、より効率的な太陽電池など、より効率的な太陽電池などの新しい、環境に優しいエネルギー変換方法が大幅に増加しています。私たちの調査結果は、最適な利用のために最も有望な太陽電池材料の1つを制御するために不可欠です。 効率的な太陽電池の有望な材料 ハロゲン化物ペロブスカイトと呼ばれるグループ内に位置する材料は、コスト効率が高く、柔軟で軽量の太陽電池やLED電球などの光電子装置を生産するのに最も有望であると考えられています。ただし、ペロブスカイト材料は迅速に劣化し、それらをどのように活用するかを知るには、なぜこれが起こるのか、どのように機能するかをより深く理解する必要があります。 科学者は、グループ内の特定の材料、ヨウ化鉛鉛と呼ばれる結晶化合物を理解するのに長い間苦労してきました。優れた光電子特性があります。材料のより多くの使用は、その不安定性によって妨げられていますが、これは2種類のハロゲン化物ペロブスカイトを混合することで解決できます。ただし、研究者が混合物を最適に制御できるように、2つのタイプについてより多くの知識が必要です。 材料の設計と制御の鍵 「この資料の低温相は、長い間、研究パズルの欠落している部分であり、この段階の構造に関する基本的な問題を解決しました」とChalmersの研究者Sangita Dutta氏は言います。 研究者の専門知識は、コンピューターシミュレーションでさまざまな材料の正確なモデルを構築することにあります。これにより、材料をさまざまなシナリオにさらすことで材料をテストすることができ、これらは実験的に確認されます。 それにもかかわらず、ハロゲン化物ペロブスカイトファミリーのモデリング材料は難しいです。その特性をキャプチャしてデコードするには、強力なスーパーコンピューターと長いシミュレーション時間が必要です。 「標準的な方法と機械学習を組み合わせることで、以前よりも数千倍長くシミュレーションを実行できるようになりました。モデルは数百の代わりに何百万もの原子を含めることができ、現実の世界に近づくことができます」とDutta氏は言います。 ラボの観察はシミュレーションと一致します 研究者は、低温でのホルムアミジニウム鉛ヨウ化物の構造を特定しました。彼らはまた、材料が冷却している間、ホルマアミジニウム分子が半安定状態で詰まっていることを見ることができました。彼らの研究モデルが現実を反映するようにするために、彼らはバーミンガム大学の実験的研究者と協力しました。彼らは、実験がシミュレーションと一致するように、材料を-200°Cに冷却しました。 「シミュレーションから得た洞察が、将来複雑なハロゲン化物ペロブスカイト材料をモデル化および分析する方法に貢献できることを願っています」と、Chalmersの物理学部のErik Franssonは述べています。 研究の詳細： この研究は、スウェーデンの戦略研究財団、スウェーデンのエネルギー庁、スウェーデン研究評議会、欧州研究評議会、Knut and Alice Wallenberg Foundation、およびChalmers University of SecholityのNano Advance地域によって支援されました。この計算は、C3SEのスウェーデン（NAISS）のスーパーコンピューティングのための全国学術インフラストラクチャのリソースによって促進されました。 #この超薄型ソーラー技術は携帯電話から高層ビルまですべてを動かすことができます