L’énergie solaire est l’une des voies les plus prometteuses pour alimenter le monde de demain. Cependant, la création de cellules solaires plus efficaces nécessite la découverte de nouveaux matériaux plus performants.
Récemment, des chercheurs de l’Université d’Osaka ont dévoilé une solution : un système qui automatise les processus expérimentaux et analytiques clés pour accélérer considérablement la recherche sur les matériaux solaires.
Au-delà du silicium : la recherche de nouveaux matériaux
Les cellules solaires ne se limitent pas au silicium, et d’autres matériaux potentiels pourraient être encore plus efficaces. Pour être utilisés à grande échelle, ces matériaux doivent toutefois répondre à quelques exigences importantes : ils doivent être hautement efficaces, fabriqués à partir d’éléments chimiques courants et avoir une faible toxicité. Jusqu’à présent, peu de candidats ont le potentiel de cocher ces trois cases.
De plus, les études sur de nouveaux matériaux sont actuellement réalisées manuellement, ce qui est coûteux et prend du temps. Pour accélérer la découverte de ces matériaux, les chercheurs ont créé un système de mesure robotisé unique capable d’effectuer des analyses de spectroscopie d’absorption photo, de microscopie optique et de conductivité micro-onde résolue dans le temps.
L’automatisation et l’intelligence artificielle au service de la recherche
Les chercheurs ont utilisé le robot pour évaluer 576 échantillons différents de semi-conducteurs en couches minces. « Les cellules solaires actuelles sont fabriquées à partir de semi-conducteurs inorganiques contenant du silicium et du gallium, mais les cellules solaires de la prochaine génération doivent réduire à la fois le coût et le poids », explique l’auteur principal, Chisato Nishikawa. « La sécurité est également une préoccupation ; les cellules solaires en pérovskite sont suffisamment efficaces pour rivaliser avec les cellules solaires en silicium, mais elles contiennent du plomb toxique. »
Les échantillons testés dans cette étude étaient tous fabriqués à partir d’un mélange variable de césium, de bismuth, d’étain et d’iode. Ils ont également été recuits à différentes températures et traités avec différents additifs de sels organiques.
Pour caractériser en profondeur les propriétés des matériaux et automatiser le processus expérimental, les chercheurs ont également examiné les données à l’aide de l’intelligence artificielle, plus précisément, l’apprentissage automatique.
En synthèse
Les résultats obtenus avec leur système robotisé sont prometteurs. Le processus de mesure est à la fois entièrement automatisé et très précis, permettant de réaliser le travail en un sixième du temps habituellement nécessaire.
Le système automatisé facilite considérablement la tâche de trouver des matériaux solaires efficaces et non toxiques. Avec l’aide des robots et de l’IA, l’avenir de l’énergie solaire pourrait être plus proche que nous ne le pensons.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que l’énergie solaire ?
L’énergie solaire est une forme d’énergie renouvelable qui utilise le soleil comme source. Elle est considérée comme l’une des voies les plus prometteuses pour alimenter le monde de demain.
2. Pourquoi avons-nous besoin de nouveaux matériaux pour les cellules solaires ?
Les cellules solaires actuelles sont principalement fabriquées à partir de silicium. Cependant, pour créer des cellules solaires plus efficaces, nous avons besoin de découvrir de nouveaux matériaux qui sont plus performants, fabriqués à partir d’éléments chimiques courants et ont une faible toxicité.
3. Comment l’automatisation et l’IA peuvent aider dans la recherche ?
Un système robotisé peut automatiser les processus expérimentaux et analytiques clés, accélérant ainsi la recherche sur les matériaux solaires. De plus, l’intelligence artificielle, en particulier l’apprentissage automatique, peut aider à analyser et à comprendre les propriétés des matériaux.
4. Quels sont les résultats de l’étude menée par les chercheurs d’Osaka ?
Les chercheurs ont utilisé un système robotisé pour évaluer 576 échantillons de semi-conducteurs en couches minces. Le processus de mesure était entièrement automatisé et très précis, permettant de réaliser le travail en un sixième du temps habituellement nécessaire.
5. Quelle est la prochaine étape dans la recherche sur l’énergie solaire ?
Les chercheurs espèrent automatiser encore plus le processus à l’avenir, facilitant ainsi l’examen de nouveaux matériaux. Avec l’aide des robots et de l’IA, l’avenir de l’énergie solaire pourrait être plus proche que nous ne le pensons.
Source : JACS Au, Université d’Osaka
L’article, « Exploration of Solution-Processed Bi/Sb Solar Cells by Automated Robotic Experiments Equipped with Microwave Conductivity », publié dans JACS Au – DOI: 10.1021/jacsau.3c00519
