Comment les robots peuvent aider à trouver l’énergie solaire du futur

L’énergie solaire est l’un des moyens les plus prometteurs pour alimenter le monde du futur. Cependant, pour créer des cellules solaires plus efficaces, il faut trouver de nouveaux et meilleurs matériaux.

Maintenant, dans une étude publiée dans JACS Audes 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.

Les cellules solaires ne se limitent pas au silicium, et d’autres matériaux potentiels pourraient être encore plus efficaces. Cependant, pour être utilisés à grande échelle, ces matériaux doivent répondre à quelques exigences importantes : ils doivent être très 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 les nouveaux matériaux sont actuellement réalisées à la main et sont coûteuses et longues.

Pour accélérer la découverte de ces matériaux, les chercheurs ont créé un système de mesure robotique unique capable d’effectuer des analyses de spectroscopie de photoabsorption, de microscopie optique et de conductivité micro-ondes résolues dans le temps. Ils ont ensuite utilisé le robot pour évaluer 576 échantillons différents de semi-conducteurs en couches minces.

“Les cellules solaires actuelles sont constituées de semi-conducteurs inorganiques contenant du silicium et du gallium, mais les cellules solaires de nouvelle génération doivent réduire à la fois leur coût et leur poids”, explique l’auteur principal Chisato Nishikawa. “La sécurité est également une préoccupation : les cellules solaires à pérovskite sont suffisamment efficaces pour rivaliser avec les cellules solaires au silicium, mais elles contiennent du plomb toxique.”

Les échantillons testés dans cette étude étaient tous constitués 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 salins 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, en particulier de l’apprentissage automatique.

“Ces dernières années, l’apprentissage automatique a été très utile pour mieux comprendre les propriétés des matériaux. Ces études nécessitent de grandes quantités de données expérimentales, et combiner des expériences automatisées avec des techniques d’apprentissage automatique est une solution idéale”, déclare l’auteur principal Akinori Saeki.

Les auteurs espèrent automatiser encore davantage le processus à l’avenir, facilitant ainsi l’examen de matériaux complètement nouveaux. Comme le note Nishikawa, “Cette méthode est idéale pour explorer des zones pour lesquelles il n’existe aucune donnée existante”.

L’équipe de recherche a obtenu jusqu’à présent des résultats prometteurs avec son système robotique. Le processus de mesure est à la fois entièrement automatisé et très précis, permettant d’effectuer le travail en un sixième du temps habituellement nécessaire.

Le système automatisé facilite considérablement la recherche de 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.