Un «simulador de células solares diferenciables» para evaluar las nuevas arquitecturas de las células y proporcionar valiosa información sobre las modificaciones que hay que hacer para lograr la optimización deseada.
El desarrollo de nuevas células solares es un proceso largo y exigente. Hay que encontrar los materiales adecuados con el grosor adecuado, organizarlos en el mejor diseño, probarlos y averiguar cómo y en qué parámetros hacer cambios para mejorar su rendimiento. Y luego repite las pruebas. Aunque los simuladores informáticos han automatizado algunos de estos pasos, el proceso general sigue siendo lento y tedioso.
Un nuevo proyecto del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y Google Brain, el equipo de investigación de aprendizaje profundo de Google, ha sido diseñado para acelerar el proceso.
Juntos, los expertos han desarrollado un sistema que permite no sólo evaluar las nuevas células solares, sino también proporcionar información sobre qué modificaciones hay que hacer para conseguir las mejoras de rendimiento deseadas. Una herramienta que podría aumentar considerablemente la velocidad de descubrimiento de futuras configuraciones optimizadas.
Simulador de células solares diferenciadas.
Los simuladores tradicionales de células solares analizan los detalles de una configuración individual y producen como resultado una eficiencia prevista: qué porcentaje de la luz solar entrante se convierte realmente en electricidad.
Con esta nueva herramienta -que recibe el nombre de simulador de células solares diferenciables– predice la eficiencia y muestra en qué medida esa producción se ve afectada por cualquiera de los parámetros de entrada.
Te dice directamente qué pasa con la eficiencia si hacemos esta capa un poco más gruesa. O si cambiamos las propiedades del material.
Giuseppe Romano, investigador del MIT.
No hemos descubierto un nuevo dispositivo, pero hemos desarrollado una herramienta que permitirá a otros descubrir nuevas células solares con mayor rendimiento más rápidamente.
Al utilizar este sistema disminuimos el número de veces que tenemos que utilizar un simulador.
Nuestra herramienta es capaz de identificar un conjunto único de parámetros del material fotovoltaico, algo que hasta ahora era inaccesible porque era muy complejo de evaluar en este tipo de simulaciones.
Giuseppe Romano.
Dado que las nuevas células solares avanzadas suelen estar compuestas por múltiples capas entrelazadas con materiales conductores, esta herramienta de cálculo revela cómo el cambio de los espesores relativos de estos elementos afecta al rendimiento del dispositivo.
Pero también puede estimar la cantidad de dopaje (la introducción de átomos de otro elemento) que debe recibir cada capa;, la constante dieléctrica de las capas aislantes o el bandgap.
El simulador ya está disponible como herramienta de código abierto que puede utilizarse inmediatamente para orientar la investigación en el campo de la energía fotovoltaica. El estudio se ha publicado en la revista Computer Physics Communications (texto en inglés).
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