AI Nagpapasulong ng Thin-Film Solar sa Pamamagitan ng Pagbubukas ng Katatagan ng Perovskite

Mula sa Silicon Patungo sa Thin Films

Sa aming artikulo “The Solar Age – A Bright Future To Mankind”, ipinaliwanag namin kung paano ang pag-angat ng enerhiya mula sa araw ay nagdadala ng isang rebolusyon sa ating suplay ng enerhiya, kahit na sa pangmatagalan.

Sa kasalukuyan, humigit‑kumulang 90% ng mga solar panel ay gawa gamit ang teknolohiyang batay sa silicon, kung saan ang karamihan ay gumagamit ng mga disenyo ng polysilicon, na pumalit sa mga mas lumang disenyo ng monosilicon (ang monocrystalline silicon ay mas matibay, ngunit mas hindi epektibo sa gastos).

Pinagmulan: EIA

Isang alternatibo ay ang mga perovskite, na madalas tinatawag ding thin‑film solar cells, na kumukuha ng enerhiya ng Araw dahil sa natatanging kristal na estruktura ng perovskite. (Isa pang anyo ng thin‑film solar technology ay gumagamit ng cadmium telluride thin film cells.)

Ang tawag na thin film ay nagmula sa napakakapayat na patong ng materyal na kinakailangan para makabuo ng kuryente, na nagreresulta sa mas flexible at magaan na mga solar cell.

Ang mga natural na perovskite ay binubuo ng calcium at titanium oxide (CaTiO3), ngunit ang ibang mineral ay maaaring magkaroon ng parehong kristal na estruktura na sumusunod sa “ABX3” na patakaran.

Bagaman napakataas ng kanilang enerhiya conversion yield, ang mga perovskite ay hindi kasing tibay ng silicon solar cells, na naging hadlang sa praktikal na paggamit at komersyal na pag-aampon.

Gumamit ang mga mananaliksik mula sa Chalmers University of Technology (Sweden) at University of Birmingham ng machine learning upang linawin ang nawawalang bahagi ng teoretikal na kaalaman tungkol sa kristal na estruktura ng perovskite, na nagbubukas ng daan upang gawing mas matibay ang mga ito, at marahil ay susunod na henerasyon ng komersyal na photovoltaic technology.

Nag-publish sila ng kanilang mga resulta sa Journal of the American Chemical Society¹, sa pamagat “Revealing the Low-Temperature Phase of FAPbI3 Using a Machine-Learned Potential”.

Katatagan ng Formamidinium Perovskite

Ang mga mananaliksik ay nagtrabaho gamit ang materyal na tinatawag na formamidinium lead iodide (FAPbI3). Ito ay itinuturing na isa sa mga pinakamahuhusay na materyales sa grupong halide perovskite dahil sa mga pangakong katangian nito para sa mga hinaharap na teknolohiya ng solar cell.

Gayunpaman, ang materyal ay karaniwang hindi sapat ang katatagan sa ilalim ng sikat ng araw para sa komersyal na aplikasyon, at bahagi ng dahilan ay ang low‑temperature phase ng formamidinium lead iodide ay nananatiling hindi maunawaan, hanggang ngayon.

“Ang low‑temperature phase ng materyal na ito ay matagal nang nawawalang piraso ng puzzle sa pananaliksik at ngayon ay nasagot na namin ang isang pundamental na tanong tungkol sa estruktura ng yugtong ito.”

Sangita Dutt – Chalmers University Of Technology

Advanced AI Modeling

Ang mga eksperimental na obserbasyon ay hindi pa sapat upang maunawaan ang kristal na estruktura ng FAPbI3. Ang tradisyunal na computer simulations, na sinusubukang kalkulahin at i‑simulate ang pag-uugali ng mga atom isa‑isa, ay nangangailangan ng malalakas na supercomputer at mahabang oras ng simulation.

Sa halip, ginamit ng mga mananaliksik ang kanilang kadalubhasaan sa machine learning upang lubos na mapabuti ang kahusayan ng computer simulation.

“Sa pagsasama ng aming karaniwang pamamaraan sa machine learning, ngayon ay kaya naming magpatakbo ng mga simulation na libu‑libong beses na mas mahaba kaysa dati.

At ang aming mga modelo ay maaari nang maglaman ng milyun‑milyong atom imbis na daan‑daan, na nagdadala sa mga ito nang mas malapit sa totoong mundo,”

Sangita Dutt – Chalmers University Of Technology

Mga Pagbabago ng Yugto ng Kristal sa FAPbI3

Depende sa temperatura, maaaring magkaroon ang FAPbI3 ng iba’t ibang kristal na estruktura: cubic sa 300 K (27 °C / 80 °F), tetragonal sa ibaba ng 285 K (12 °C / 53 °F) at hindi pa alam sa 140 K (‑133 °C / ‑207 °F)

Pinagmulan: Journal of the American Chemical Society

<p Natuklasan nila na ang kanilang simulation ay nagtataya na ang materyal ay maaaring ilagay sa isang semi‑stable na estado kapag pinalamig.

Sinubukan nila ito sa totoong buhay sa -200 °C / -328 °F, upang patunayan na ang simulation ay tumpak na nagtataya ng pag-uugali ng mga kristal ng perovskite, lalo na sa kondisyong ito na hindi pa nasusubukan.

Ang modelo ay halos perpektong nagbigay ng prediksyon para sa galaw ng mga carbon atom, at sapat na tumpak na prediksyon para sa mga nitrogen atom.

Pinagmulan: Journal of the American Chemical Society

Mga Aplikasyon ng Pananaliksik sa Perovskite na Pinapagana ng AI

Ang modelong ito ang unang nakapag‑predict nang may magandang katumpakan sa lahat ng kristal na estruktura ng materyal na ito. Mas kaunti rin ang kinakailangang compute resources, kaya ito ay magagamit ng halos anumang research team sa buong mundo. Kaya maaaring mapabilis nang husto ang pag‑unlad ng teknolohiyang ito.

Ang kristal na estruktura at ang kanilang katatagan ay mga susi upang gawing mas matibay ang perovskite, at ito rin ay mahalaga upang gawing komersyal na kapaki‑pakinabang ang mga ito.

“Umaasa kami na ang mga insight na nakuha namin mula sa mga simulation ay makatutulong sa kung paano i‑model at suriin ang mga komplikadong halide perovskite material sa hinaharap,”

Erik Fransson – Chalmers University Of Technology

Ang thin‑film solar, dahil mas flexible, ay maaaring ilagay sa mas maraming konteksto kaysa sa tradisyonal na solar panel. Mas magaan din ang bigat nito.

Kaya kung magagamit nang komersyal ang perovskite, maaari na natin itong ilagay sa ibabaw ng mga gusali, sasakyan, bubong, cellphone, atbp., na nagbibigay ng saganang enerhiya nang hindi kinakailangang maglaan ng malaking lupain para sa mga solar farm.

Ang amidimium ay tila tamang direksyon para sa teknolohiyang ito, kasama ang iba pang ulat na nagpapakita na ang proteksiyon na coating ng amidimium ay maaaring lubos na pataasin ang buhay ng thin‑film solar cells. Ang mga alumina nanoparticle ay maaari ring magpataas ng buhay ng perovskite solar cell ng 10x.

Pinakakanais‑nais, isang kombinasyon ng ilang mga teknolohiyang ito ang lalabas upang lumikha ng isang ultra‑durable thin‑film perovskite solar cell.

Mag‑swipe para mag‑scroll →

Pamumuhunan sa Inobasyon sa Solar

Ang First Solar ay ang pinakamalaking tagagawa ng solar panel sa USA at sa buong Kanlurang hemispero, na may mga pasilidad sa US, Malaysia, at Vietnam.

Hindi ginagamit ng kumpanya ang klasikong crystalline silicon technology at sa halip ay gumagamit ng kanilang proprietary thin‑film photovoltaics.

Batay sa cadmium‑telluride, mas epektibo ito, mas mura ang produksyon, at madaling ma‑mass‑manufacture.

Pinagmulan: Department Of Energy

Ang mga cadmium‑telluride thin‑film solar panel ay mas matibay din, na nagtataglay ng 89% ng orihinal na pagganap pagkatapos ng 30 taon.

Pinagmulan: First Solar

Ang cadmium at telluride ay mga byproduct ng pagmimina para sa iba pang mga metal, na nangangahulugang ang mga produkto ng First Solar ay may minimal na epekto, gamit ang mga mapagkukunan na dati ay halos walang gamit. Ang mga thin‑film panel ay maaari ring magkaroon ng mataas na rate ng pag‑recycle.

Ang pokus ng kumpanya sa thin‑film semiconductor technology ay nagpapahintulot nitong maging ganap na vertically integrated, na lubos na naiiba sa industriya ng silicon‑based solar panel.

Sa halip na maraming pabrika, kung saan ang bawat aktor ay espesyalista sa isang segment tulad ng polysilicon purification, at maraming araw ang kinakailangan para gumawa ng isang solar cell, kayang gawin ng First Solar ang proseso mula hilaw na materyales hanggang tapos na produkto sa loob ng mas mababa sa 4 na oras.

Pinagmulan: First Solar

Ang teknolohikal na kalamangan ng First Solar, kasama ang lokasyon nito, ay ginagawa itong posibleng pangunahing benepisyaryo ng lumalaking pagnanais ng mga Kanlurang bansa na kumuha ng mga panel mula sa labas ng China.

Ang kumpanya ay mabilis na nagpapalawak ng kapasidad ng produksyon, na naglalayong maabot ang nameplate capacity na 25 GW pagsapit ng 2026, mula sa kasalukuyang 11 GW.

Ang First Solar ay gumastos ng kabuuang $2 B sa R&D mula nang ito ay itinatag. Ang mga R&D team ng First Solar ay nagtatantiya ng thin‑film CdTe na may 25% cell efficiency at mga landas patungo sa 28% cell efficiency pagsapit ng 2030.

Sa pagsasaalang‑alang ng kanilang pakikilahok sa pananaliksik na tinalakay dito, malinaw na interesado rin ang kumpanya sa perovskite, kahit kailan man kapag ang mga panel na ito ay sapat na ang tibay.

Sa pangmatagalan, ang First Solar ay nagbabalak na pagsamahin ang kanilang karanasan sa cadmium telluride thin film sa teknolohiyang perovskite, na magreresulta sa mas epektibong solar panel.

Pinagmulan: First Solar

Sa pangkalahatan, ang First Solar ay isang lider sa teknolohiya na makikinabang mula sa mga taripa laban sa mga produktong galing sa China, na maaaring magkompensasyon sa negatibong epekto sa industriya ng solar mula sa muling pagkapanalo ni Trump.

Bagaman nakatuon ngayon sa thin‑film solar gamit ang cadmium telluride, ang kanilang kadalubhasaan sa paggawa ng non‑silicon solar panel ay maaaring magbigay sa kanila ng malaking kalamangan sa perovskite, lalo na dahil sa malalim nilang ugnayan sa ilan sa mga nangungunang mananaliksik sa larangang ito.

(Maaari mo ring basahin ang karagdagang impormasyon tungkol sa First Solar sa ulat ng pamumuhunan na nakatuon sa kumpanya)

Pinakabagong Balita at Pag-unlad ng Stock ng First Solar (FSLR)

Pag-aaral na Binanggit

^{1. Sangita Dutta, Erik Fransson, Tobias Hainer, Benjamin M. Gallant, Dominik J. Kubicki, Paul Erhart, at Julia Wiktor. Revealing the Low-Temperature Phase of FAPbI3 Using a Machine-Learned Potential. Journal of the American Chemical Society. Agosto 14, 2025. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c05265}