作為第三代太陽能電池及新型太陽能電池的重點研發(fā)方向之一，鈣鈦礦電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)品良率及可靠性提升一直是學術(shù)界和企業(yè)界的攻關(guān)重點。

雖然在實驗室環(huán)境中，鈣鈦礦光伏電池的轉(zhuǎn)換效率屢次突破記錄，但在實際的生產(chǎn)環(huán)境中卻常常難以復(fù)制。針對這一問題，澳大利亞科學家利用AI技術(shù)為鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化提供了新思路。

近日，澳大利亞皇家墨爾本理工大學（RMIT）、莫納什大學和澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）的研究人員取得了一項重大突破，成功開發(fā)出一種新的機器學習模型，大幅提升新型鈣鈦礦電池的性能測試速度、制備速度，同時降低錯誤率，在數(shù)周時間內(nèi)完成新的鈣鈦礦電池的制造、復(fù)制和測試工作。

研究人員表示，找到具有最佳效率、成本優(yōu)勢和耐久性的鈣鈦礦電池制備材料及配方是一件十分耗時的工作，常常要花費數(shù)年，難度堪比大海撈針。但使用機器學習模型可以快速實現(xiàn)新配方的創(chuàng)新與測試。該模型基于16個由AI創(chuàng)造的全新鈣鈦礦光伏電池，研究團隊用此模型預(yù)測了256種不同鈣鈦礦電池配方的性能。

該團隊于全球首次制造出了具有16.9%效率的可復(fù)制的鈣鈦礦太陽能電池，這是迄今為止在無人力介入情況下制造的最佳效果。在莫納什大學數(shù)百萬美金投資的自動化電池生產(chǎn)項目的加持下，該模型預(yù)計將能夠預(yù)測海量的新型鈣鈦礦電池配方。

RMIT大學的Meftahi博士指出，有了這個自動化生產(chǎn)項目，研究團隊將能夠每天生產(chǎn)2000個各不相同的光伏電池?！昂芸?，我們將能夠預(yù)測數(shù)百萬不同電池配方的性能”，她說。

她還提到，除了預(yù)測鈣鈦礦電池的性能，這一模型和自動化生產(chǎn)系統(tǒng)在未來可能也能夠測試不同硅基電池和有機電池的性能。（來源：全球光伏）

【商業(yè)化規(guī)模的鈣鈦礦生產(chǎn)可行性研究】

來自德國馬爾堡菲利普大學、弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所（ISE）、弗勞恩霍夫材料回收與資源戰(zhàn)略研究所（IWKS）、波茨坦氣候影響研究所和瑞典烏普薩拉大學的研究人員研究了是否有足夠的材料來支持生產(chǎn)太瓦級的鈣鈦礦光伏組件，從而為減緩氣候變化做出重大貢獻的問題。

科學家們評估了太瓦規(guī)模的鈣鈦礦光伏生產(chǎn)對材料的需求，確定了每種材料的潛在供應(yīng)風險，并得出了進一步設(shè)備優(yōu)化和材料研究的指導方針。該研究基于未來太瓦規(guī)模的鈣鈦礦光伏生產(chǎn)模型，該模型與用于鈣鈦礦生產(chǎn)的最相關(guān)材料的清單相結(jié)合。研究小組考慮了兩個供應(yīng)關(guān)鍵因素，即礦物的開采能力和合成材料的生產(chǎn)能力。

研究小組發(fā)現(xiàn)，目前用于鈣鈦礦研究的大多數(shù)材料可能與供應(yīng)風險無關(guān)，不過仍然需要找到一些常用材料的替代品。與之前的研究一致，研究人員發(fā)現(xiàn)迫切需要替代透明電極中常用的金屬銦。此外，與以前的研究不同的是，許多鈣鈦礦合金中使用的銫存在較高的供應(yīng)鏈風險。

同時，用于包覆鈣鈦礦層的鹵化物和適用于工業(yè)生產(chǎn)的有機溶劑的生產(chǎn)需要適度放大。除PEDOT:PSS 外，目前使用的有機空穴傳輸材料（HTMs）只有在目前的材料合成規(guī)模能夠擴大1萬倍以上的情況下，才勉強滿足太瓦級鈣鈦礦光伏生產(chǎn)。研究人員還發(fā)現(xiàn)，對于大多數(shù)有機HTL而言，探索能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)升級的合成路線至關(guān)重要。

這項研究表明，除了提高效率和穩(wěn)定性，鈣鈦礦光伏技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用還需要考慮可持續(xù)材料選擇和可回收設(shè)計。（來源：鈣鈦光能）