Исследователи создали робота, способного более эффективно и устойчиво проводить эксперименты по разработке ряда новых полупроводниковых материалов с желаемыми характеристиками. Исследователи уже продемонстрировали, что новая технология, получившая название RoboMapper, позволяет быстро находить новые перовскитовые материалы с повышенной стабильностью и эффективностью солнечных элементов.
Традиционные исследования материалов требуют от исследователя подготовки образца и последующего многоступенчатого тестирования каждого образца с помощью различных приборов. При этом образцы размещаются, выравниваются и калибруются по мере необходимости для сбора данных. Это можно представить как сборочный конвейер, который отнимает много времени и требует большого количества электроэнергии для питания соответствующих приборов. Предыдущие попытки автоматизировать этот процесс в основном сводились к автоматизации сборочной линии, когда один образец на чипе проходит весь процесс сбора данных. Это повышает скорость, но каждый из этапов все равно приходится выполнять по одному образцу за раз.
«Это делает поиск новых материалов гораздо более эффективным, экономичным и экологичным с точки зрения выбросов углекислого газа», — говорит Тонхуи Ванг, ведущий автор статьи и аспирант NC State. „Это почти в 10 раз быстрее, чем предыдущие автоматизированные методы“. Чтобы подтвердить это, команда оценила воздействие на окружающую среду традиционных методов исследования материалов и сбора данных и сравнила их с RoboMapper.
Для демонстрации возможностей RoboMapper исследователи в первую очередь обратили внимание на перовскитовые материалы. Перовскиты, которые определяются их кристаллической структурой, лучше кремния поглощают свет. Это означает, что перовскитовые солнечные элементы могут быть тоньше и легче кремниевых без ущерба для способности элементов преобразовывать свет в электроэнергию, что делает их одним из основных направлений исследований в области солнечных технологий нового поколения. В частности, исследователи сосредоточили внимание на стабильности перовскита, что является одной из самых больших проблем в данной области.
Первый значительный результат работы RoboMapper был получен исследователями во время демонстрации технологии в режиме концепта (proof-of-concept). Исследователи поставили перед RoboMapper задачу создания сплавов с использованием определенного набора элементов. Затем RoboMapper изготовил образцы сплавов 150 различных составов и провел их оптическую спектроскопию, рентгеноструктурную оценку и испытания на стабильность. Тесты RoboMapper были направлены на определение пригодности сплава для использования в тандемных солнечных батареях: наличие кристаллической структуры перовскита; наличие желаемого набора оптических характеристик, называемых полосовой щелью; стабильность при воздействии интенсивного света. Полученные экспериментальные данные были использованы для построения вычислительной модели, которая позволила определить состав сплава, обладающего наилучшим сочетанием необходимых характеристик. Затем исследователи изготовили нужный сплав с помощью RoboMapper и с помощью обычных лабораторных методов и провели испытания.
Одна из причин, по которой эксперименты RoboMapper позволили получить столь полезные данные, заключается в том, что конкретный набор экспериментов, который мы использовали, основан на предыдущей работе, которая позволяет понять взаимосвязь между тем, что мы можем наблюдать в оптических тестах, и стабильностью перовскитовых материалов».
Результаты опубликованы в издании Matter. 25.07.2023 |
Хайтек
Applied Physics Express: Изобретен компактный лазер для дезинфекции | |
Первый в мире компактный синий полупровод... |
Ученые ЮУрГУ создают ковалентные каркасы — новый материал для оптики | |
Новые вещества под названием ковалентные ... |
Нагреватель будущего: как разработка студента МФТИ изменит наноэлектронику | |
Студент магистратуры Московского физико-технич... |
Выяснилось, что композиты с древесиной лучше выдерживают высокие температуры | |
Ученые из Российского экономического унив... |
Излучение 5G меняет ткани мозга крыс, но решать, плохо это или хорошо, пока рано | |
Ученые ТГУ провели эксперимент и про... |
Робот с винтовым двигателем сможет добывать полезные ископаемые на Луне | |
Экспериментальный робот показал, что може... |
Ученые создали элементы системы управления синхротронным пучком для СКИФа | |
Сотрудники университета и ученые из ... |
PNAS: Создан реактор для безопасной добычи лития из соляных растворов | |
Новое устройство, которое позволяет добывать л... |
Nature: Ученые исследуют строение ядер химических элементов с помощью лазеров | |
Группа ученых из разных стран попыталась ... |
Nature Nanotechnology: Новый материал охлаждает на 72% лучше любых термопаст | |
В местах, где хранятся и обрабатываю... |
NatComm: Учёные приблизились к созданию биополимеров, реагирующих на воду | |
Новый подход для понимания и предска... |
В Челябинске разрабатывают инновационное оборудование для вибрационных испытаний | |
Специалисты ЮУрГУ совместно с Уральским и... |
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья | |
Более дешевые металлогидридные накопители водо... |
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати | |
Новый метод производства цифрового света для&n... |
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику | |
Электроны вращаются без электрического за... |
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ | |
Новый программный комплекс представили ученые ... |
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью | |
Методику создания синтетических данных для&nbs... |
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi | |
Морская нержавейка, или сталь 316LSi, шир... |
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей | |
Новый сплав на основе алюминия создали ис... |
В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G | |
Уникальные фильтры для импульсной терагер... |
Nat. Nanotechnol: Разработан самоочищающийся электрод для синтеза пероксидов | |
Пероксиды металлов — MO₂, M=Ca, Sr,... |
В СПбГУ создали новые биоактивные молекулы с помощью золотого катализатора | |
Метод соединения двух простых веществ с п... |
AFM: Разработан материал для поглощения электромагнитных волн широкого спектра | |
Ультратонкий пленочный композитный материал, с... |
PRL: Доказана возможность открытия новых сверхтяжелых элементов | |
Уран — самый тяжелый из извест... |
NE: Новый жидкостный акустический датчик распознаёт голоса в шумной обстановке | |
Инженеры разработали множество сложных датчико... |
Science: Новый метод спектроскопии раскрывает квантовые секреты воды | |
Вода — это жизнь. Но водо... |
В ИРНИТУ создали первую партию инклинометров и объединили их в умную сеть | |
Сотрудники Центра маркшейдерских и геодез... |
Ученые УУНиТ создали первый отечественный станок для сухого электрополирования | |
Ученые Уфимского университета науки и тех... |
Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет | |
Физическая модель, которая описывает взаимодей... |
Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики | |
Новый метод синтеза производных пирролизидина ... |