الذكاء الاصطناعي يكسر شفرة الجيل القادم من الطاقة الشمسية

(MENAFN- Al-Bayan) في ظل التسارع الهائل للطلب العالمي على الكهرباء، والذي تتوقع وكالة الطاقة الدولية أن يتجاوز 50% من استهلاك الطاقة العالمي خلال الخمسة وعشرين عاماً المقبلة، يصبح البحث عن حلول مستدامة ونظيفة أمراً لا مفر منه. هذا التحدي دفع بحدود تكنولوجيا الطاقة الشمسية، التي تعتبر حجر الزاوية في التحول الأخضر، نحو آفاق جديدة. واليوم، يأتي الإنجاز من السويد ليُعلن عن قفزة نوعية قد تُعيد تعريف شكل الخلايا الشمسية.

اختراق سويدي يضيء مستقبل الطاقة

نجح علماء في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد في فك شفرة واحدة من أكثر المواد الواعدة في هذا المجال" هاليدات البيروفسكايت". هذه المواد لا تعد بكفاءة تفوق الخلايا التقليدية بكثير فحسب، بل يمكن تصنيعها لتكون رقيقة، مرنة، وخفيفة الوزن، مما يفتح الباب لتغطية أي شيء بها، من شاشات الهواتف الذكية إلى واجهات المباني بأكملها.

تُعتبر مواد مجموعة بيروفسكايت الهاليدية من الخيارات المثالية لإنتاج خلايا شمسية وأجهزة بصرية إلكترونية مثل مصابيح LED، نظراً لخصائصها الفريدة وفعالية تكلفتها. ولكن على الرغم من هذه الإمكانات الهائلة، ظلت البيروفسكايت لغزاً محيراً بسبب ميلها إلى التحلل السريع وعدم استقرارها. إن فهم هذا التحلل وكيفية عمل المادة هو المفتاح لإطلاق إمكاناتها الكاملة.لطالما عانى الباحثون في محاولة لفهم مركب بلوري محدد ضمن هذه العائلة هو يوديد الرصاص فورماميدينيوم (

​ خصائص بصرية إلكترونية

يتميز المركب بخصائص بصرية إلكترونية متميزة، ولكن عدم استقراره حال دون استخدامه على نطاق واسع. وعلى الرغم من أن خلط نوعين من بيروفسكايت الهاليد يمكن أن يحل مشكلة عدم الاستقرار، إلا أن معرفة كيفية التحكم الأمثل بهذا الخليط كانت تتطلب فهماً أعمق لبنية كل مكوّن.

التعلم الآلي يكشف "القطعة المفقودة"

و تمكن الفريق البحثي في جامعة تشالمرز، بقيادة الباحثة الرئيسية والأستاذة المشاركة جوليا ويكتور، من تقديم وصف مفصل لمرحلة حاسمة من مراحل هذا المركب، وهي مرحلة كانت عصية على التفسير بالتجارب وحدها. يُعد فهم هذه المرحلة "المفتاح الأساسي لتصميم هذه المادة والتحكم فيها"، على حد تعبير ويكتور. والاختراق لم يكن ليتحقق لولا دمج خبرة الباحثين في المحاكاة الحاسوبية مع ثورة التعلم الآلي (Machine Learning). تقول الباحثة سانجيتا دوتا من جامعة تشالمرز: "بدمج أساليبنا القياسية مع التعلم الآلي، أصبحنا الآن قادرين على إجراء عمليات محاكاة أطول بآلاف المرات من ذي قبل. كما أصبحت نماذجنا تحوي ملايين الذرات بدلاً من المئات، مما يجعلها أقرب إلى الواقع".

باستخدام هذه القوة الحسابية غير المسبوقة، تمكن الباحثون من تحديد بنية يوديد الرصاص فورماميدينيوم عند درجات حرارة منخفضة، ولاحظوا أن جزيئات الفورماميدينيوم تبقى في حالة شبه مستقرة أثناء التبريد.

مطابقة المحاكاة مع المختبر

للتأكد من أن النماذج الحاسوبية تعكس الواقع بدقة، تعاون فريق تشالمرز مع باحثين تجريبيين من جامعة برمنغهام. وقد قاموا بتبريد المادة إلى درجة حرارة متجمدة تصل إلى -200 درجة مئوية لضمان تطابق الملاحظات التجريبية مع نتائج المحاكاة. ويُشير إريك فرانسون من قسم الفيزياء في تشالمرز إلى أن هذه الأفكار المكتسبة من عمليات المحاكاة "ستساهم في كيفية نمذجة وتحليل مواد هاليد البيروفسكايت المعقدة في المستقبل".

MENAFN26092025000110011019ID1110115238