太阳能是最有希望为未来世界提供动力的方式之一。然而，制造更高效的太阳能电池需要寻找新的、更好的材料。现在，在最近发表在《JACS Au》上的一项研究中，大阪大学的研究人员公布了一个解决方案:一个自动化关键实验和分析过程的系统，以大大加快太阳能材料的研究。
太阳能电池不仅仅是硅，还有其他潜在的材料可能更有效。然而，要大规模使用，这些材料需要满足几个重要的要求——它们必须高效，由常见的化学元素制成，并且毒性低。到目前为止，没有多少候选人有能力满足这三个条件。此外，对新材料的研究目前是手工完成的，既昂贵又耗时。
为了加速这些材料的发现，研究人员创造了一种独特的机器人测量系统，能够进行光吸收光谱、光学显微镜和时间分辨微波电导率分析。然后，他们用机器人评估了576种不同的薄膜半导体样品。
“目前的太阳能电池是由含有硅和镓的无机半导体制成的，但下一代太阳能电池需要降低成本和重量，”主要作者西川Chisato Nishikawa解释说。“安全也是一个问题;钙钛矿太阳能电池的效率足以与硅太阳能电池媲美，但它们含有有毒的铅。”
在这项研究中测试的样品都是由铯、铋、锡和碘的不同混合物制成的。并对其进行了不同温度的退火和不同有机盐添加剂的处理。为了彻底表征材料特性并使实验过程自动化，研究人员还使用人工智能(特别是机器学习)检查了数据。
“近年来，机器学习在更好地理解材料特性方面非常有帮助。这些研究需要大量的实验数据，将自动化实验与机器学习技术相结合是一个理想的解决方案，”资深作者Akinori Saeki说。
作者希望在未来将更多的过程自动化，使其更容易检查全新的材料。正如西川所指出的那样，“这种方法对于探索没有现有数据的地区来说是理想的。”
到目前为止，研究小组的机器人系统已经取得了可喜的成果。测量过程是完全自动化和高度精确的，允许工作在通常需要的时间的六分之一完成。
自动化系统使得寻找高效无毒太阳能材料的任务变得相当容易。在机器人和人工智能的帮助下，太阳能的未来可能比我们想象的更近。
