机器人如何帮助寻找未来的太阳能

太阳能是为未来世界提供动力的最有前途的方式之一。然而，制造更高效的太阳能电池需要寻找新的、更好的材料。现在，在最近发表在《JACS Au》上的一项研究中，大阪大学的研究人员推出了一种解决方案：一种能够自动化关键实验和分析过程的系统，从而大大加快太阳能材料的研究速度。

太阳能电池不仅仅是硅，其他潜在材料可能更有效。然而，要大规模使用，这些材料需要满足一些重要要求——它们必须高效、由常见化学元素制成，并且性低。到目前为止，没有多少候选人有潜力勾选所有这三个选项。此外，目前对新材料的研究都是手工完成的，既昂贵又耗时。

为了加速这些材料的发现，研究人员创建了一种独特的机器人测量系统，能够执行光吸收光谱、光学显微镜和时间分辨微波电导率分析。然后他们使用机器人评估了 576 个不同的薄膜半导体样品。

“当前的太阳能电池是由含有硅和镓的无机半导体制成的，但下一代太阳能电池需要降低成本和重量，”主要作者 Chisato Nishikawa 解释道。“安全性也是一个问题;钙钛矿太阳能电池的效率足以与硅太阳能电池相媲美，但它们含有有的铅。”

本研究中测试的样品均由铯、铋、锡和碘的不同混合物制成。它们还在不同温度下退火并用不同的有机盐添加剂处理。为了彻底表征材料特性并使实验过程自动化，研究人员还使用人工智能(特别是机器学习)检查数据。

“近年来，机器学习对于更好地理解材料的特性非常有帮助。这些研究需要大量的实验数据，而将自动化实验与机器学习技术相结合是一个理想的解决方案，”资深作者 Akinori Saeki 说。

作者希望将来能够实现更多过程的自动化，从而更容易检查全新的材料。正如西川指出的那样，“这种方法非常适合探索没有现有数据的领域。”

到目前为止，研究团队的机器人系统已经取得了有希望的成果。测量过程完全自动化且高度准确，可以在通常所需时间的六分之一内完成工作。

自动化系统使寻找高效无太阳能材料的任务变得更加容易。在机器人和人工智能的帮助下，太阳能的未来可能比我们想象的更近。

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