Investigadores aumentan la eficiencia de las células solares de perovskita gracias a un nuevo laboratorio robótico

Cada vez se ven más placas solares instaladas en los tejados de las viviendas, de los grandes edificios y hasta en los techados de los aparcamientos públicos al aire libre, y no es casualidad: proporcionan un alto ahorro en la factura de la luz (en algunos casos, de hasta un 70 % menos), y el abaratamiento de los costes de producción e instalación ha provocado una adopción más rápida en países de todo el mundo.

Las células solares fotovoltaicas están hechas de materiales absorbentes que capturan los fotones de la luz solar para convertirlos en energía eléctrica utilizable. Entre los materiales más comunes encontramos el silicio, telururo de cadmio y seleniuro de cobre, indio y galio. Sin embargo, se están desarrollando nuevos tipos de células que prometen una mayor eficiencia al emplear otros materiales como la perovskita. Este material cristalino cuenta con una estructura molecular única que le permite absorber la luz solar con gran eficiencia.

Al ser más flexible, transparente y mucho más económico de producir que el silicio tradicional, la perovskita se ha convertido en uno de los grandes materiales fotovoltaicos de tercera generación para desarrollar placas solares más efectivas. El problema de la perovskita es que se degrada rápidamente ante la humedad y el calor, lo que limita su vida útil considerablemente. Sin embargo, han logrado mejorar el material para alcanzar una eficiencia del 27 %.

La eficacia del método se demostró mediante más de 50 mil experimentos

Roca de perovskita

Lo han conseguido investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong, que han creado un sistema de robótica con capacidad de interacción para el desarrollo de células solares de perovskita (PSC). El sistema ha sido diseñado para permitir un marco de investigación totalmente autónomo y de circuito cerrado. Con el apoyo de una arquitectura de IA de siete capas, lee la literatura científica existente para generar nuevas fórmulas químicas, las cuales las traduce a código máquina.

Los investigadores demostraron que su sistema autónomo puede fabricar células solares de perovskita con una eficiencia de conversión de energía del 27 %. "Utilizando este sistema, el equipo llevó a cabo 50.764 experimentos con dispositivos de células solares de perovskita, logrando una eficiencia de conversión de energía récord del 27 %, con un valor certificado del 26,5 %".

No obstante, las células solares de perovskita todavía se enfrentan a desafíos, viéndose obstaculizadas por un proceso de desarrollo basado en el método de "ensayo y error", que requiere mucha mano de obra y es difícil de replicar. Tras probar más de 100 mil recetas experimentales, los ingenieros todavía tienen problemas para dominar fórmulas complejas y ciclos de cristalización volátiles que son hipersensibles a los cambios ambientales.

Si bien los robots actuales pueden recopilar datos rápidamente, todavía no son lo suficientemente inteligentes como para comprender la ciencia que hay detrás de los resultados o realizar ajustes inmediatos para mejorar el proceso. El nuevo sistema integra una arquitectura de IA con robótica física, incluyendo aprendizaje, generación, control de calidad de recetas, ajuste fino, razonamiento, evaluación y optimización. Además, un modelo de lenguaje de recetas específico procesa la literatura y los datos experimentales para recomendar, analizar y refinar fórmulas químicas.

Las 11 cajas robóticas, interconectadas, están diseñadas para controlar más de 4 mil parámetros. Según el estudio, la eficacia del método se demostró mediante más de 50 mil experimentos y la generación de 678 millones de tokens de datos. Esta investigación proporciona una base escalable para la inteligencia de materiales al abandonar las operaciones fragmentadas y manuales.