La energía solar es una de las formas más prometedoras de abastecer el mundo del futuro. Sin embargo, para crear celdas solares más eficientes, es necesario encontrar nuevos materiales solares eficientes. Ahora, en un estudio recientemente publicado en JACS Au, investigadores de la Universidad de Osaka han revelado una solución. Se trata de un sistema que automatiza procesos experimentales y analíticos clave para acelerar considerablemente la investigación sobre materiales solares.

Las celulas solares fotovoltaicas no se limitan sólo al silicio, y otros materiales potenciales pueden ser aún más efectivos. Para ser utilizados a gran escala, estos materiales deben cumplir con algunos requisitos importantes: deben ser altamente eficientes, estar hechos de elementos químicos comunes y tener baja toxicidad. Hasta ahora, no muchos candidatos tienen el potencial de cumplir con los tres de estos requisitos. Además, los estudios sobre nuevos materiales se realizan de manera manual y son costosos y lentos.

Sistema de medición robotico

Para acelerar el descubrimiento de estos materiales, los investigadores crearon un sistema de medición robótico único que puede realizar espectroscopia de fotoabsorción, microscopía óptica y análisis de conductividad de microondas de tiempo resuelto. Luego, utilizaron el robot para evaluar 576 muestras diferentes de semiconductores de películas delgadas.

«Las celdas solares actuales están hechas de semiconductores inorgánicos que contienen silicio y galio, pero las celdas solares de próxima generación deben reducir tanto el costo como el peso», explica la autora principal, Chisato Nishikawa. «La seguridad también es una preocupación; las celdas solares de perovskita son lo suficientemente eficientes como para competir con las celdas solares de silicio, pero contienen plomo tóxico».

Las muestras probadas en este estudio estaban hechas de una mezcla variable de cesio, bismuto, estaño y yodo. También se trataron a diferentes temperaturas y se les añadieron diferentes aditivos de sal orgánica. Para caracterizar a fondo las propiedades del material y automatizar el proceso experimental, los investigadores también examinaron los datos utilizando inteligencia artificial, específicamente, el aprendizaje automático.

«En los últimos años, el aprendizaje automático ha sido de gran ayuda para comprender mejor las propiedades de los materiales. Estos estudios requieren grandes cantidades de datos experimentales, y combinar experimentos automatizados con técnicas de aprendizaje automático es una solución ideal», señala el autor principal, Akinori Saeki.

La búsqueda de materiales solares eficientes

Los autores esperan automatizar aún más el proceso en el futuro, y resolver algunos de los problemas de la energía solar. Este aporte cientiíico facilitará el examen de materiales completamente nuevos. Como destaca Nishikawa, «este método es ideal para explorar áreas donde no existen datos previos».

El equipo de investigación ha tenido resultados prometedores con su sistema robótico hasta el momento. El proceso de medición es completamente automatizado y altamente preciso, lo que permite completar el trabajo en una sexta parte del tiempo necesario habitual.

El sistema automatizado facilita considerablemente la tarea de encontrar materiales solares eficientes y no tóxicos. Con la ayuda de robots y la inteligencia artificial, el futuro de la energía solar podría estar más cerca de lo que pensamos.

Fuente consultada: Osaka University