在為太陽(yáng)能電池開發(fā)更好的材料和配置的持續(xù)競(jìng)賽中，可以調(diào)整許多變量以嘗試提高性能，包括材料類型、厚度和幾何排列。開發(fā)新的太陽(yáng)能電池通常是一個(gè)乏味的過(guò)程，每次對(duì)其中一個(gè)參數(shù)進(jìn)行微小的更改。雖然計(jì)算模擬器使評(píng)估此類更改成為可能，而無(wú)需實(shí)際構(gòu)建用于測(cè)試的每個(gè)新變體，但該過(guò)程仍然很慢。
現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院和 Google Brain 的研究人員開發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)，不僅可以一次評(píng)估一個(gè)提議的設(shè)計(jì)，還可以提供有關(guān)哪些更改將提供所需改進(jìn)的信息。這可以大大提高發(fā)現(xiàn)新的、改進(jìn)的配置的速度。
這種稱為可微分太陽(yáng)能電池模擬器的新系統(tǒng)在發(fā)表在《計(jì)算機(jī)物理通信》雜志上的論文中有所描述，該論文由麻省理工學(xué)院大三學(xué)生 Sean Mann、麻省理工學(xué)院士兵納米技術(shù)研究所的研究科學(xué)家 Giuseppe Romano 以及麻省理工學(xué)院和谷歌的其他四人撰寫腦。
Romano 解釋說(shuō)，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池模擬器采用太陽(yáng)能電池配置的細(xì)節(jié)，并產(chǎn)生預(yù)測(cè)的效率作為其輸出——也就是說(shuō)，入射太陽(yáng)光的能量實(shí)際上有多少轉(zhuǎn)化為電流。但是這個(gè)新的模擬器既可以預(yù)測(cè)效率，又可以顯示任何一個(gè)輸入?yún)?shù)對(duì)輸出的影響程度。“它直接告訴你，如果我們把這層加厚一點(diǎn)，效率會(huì)發(fā)生什么變化，或者如果我們改變材料的屬性，效率會(huì)發(fā)生什么變化，”他說(shuō)。
簡(jiǎn)而言之，他說(shuō)，“我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新設(shè)備，但我們開發(fā)了一種工具，可以讓其他人更快地發(fā)現(xiàn)其他更高性能的設(shè)備。”使用該系統(tǒng)，“我們減少了運(yùn)行模擬器所需的次數(shù)，以便更快地訪問(wèn)更廣泛的優(yōu)化結(jié)構(gòu)空間。”此外，他說(shuō)，“我們的工具可以識(shí)別一組獨(dú)特的材料參數(shù)，這些參數(shù)迄今為止一直被隱藏，因?yàn)檫\(yùn)行這些模擬非常復(fù)雜。”
Mann 說(shuō)，雖然傳統(tǒng)方法本質(zhì)上是隨機(jī)搜索可能的變化，但使用他的工具，“我們可以遵循變化的軌跡，因?yàn)槟M器會(huì)告訴你想要改變?cè)O(shè)備的方向。這使得過(guò)程更快，因?yàn)槟鸁o(wú)需探索整個(gè)機(jī)會(huì)空間，而只需遵循一條路徑即可直接提高績(jī)效。
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