۲۵ سپتامبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: مریگاکشی دیکسیت-یدید سرب فرمامیدینیوم یکی از بهترین مواد در گروه پروسکایت هالید محسوب می‌شود.جولیا ویکتور، چالمرز
شبیه‌سازی کامپیوتری و یادگیری ماشینی بینش‌های جدیدی را در مورد خانواده‌ای از مواد سلول خورشیدی به نام پروسکایت‌های هالید ارائه داده‌اند.در عصر حاضر، نیاز مبرمی به شناسایی مواد انرژی پایدار و کارآمد برای برآوردن نیازهای جهانی انرژی وجود دارد.
پروسکایت‌های هالید به عنوان یک راه‌حل بالقوه مورد ستایش قرار می‌گیرند. این گروهی از مواد هستند که هم به خاطر پتانسیل عظیم و هم به خاطر ماهیت گیج‌کننده‌شان شناخته شده‌اند.محققان دانشگاه صنعتی چالمرز در سوئد با استفاده از روش‌های پیشرفته، تلاش کردند تا پروسکایت‌های هالید را بهتر درک کنند.این تیم با موفقیت یک فاز دمای پایین ناشناخته را شناسایی کرد.
جولیا ویکتور، محقق اصلی این مطالعه، در بیانیه مطبوعاتی گفت: “بسیار هیجان‌انگیز است که اکنون روش‌های شبیه‌سازی داریم که می‌توانند به سؤالاتی پاسخ دهند که تنها چند سال پیش حل نشده بودند.”
ویکتور افزود: “یافته‌های ما برای مهندسی و کنترل یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد سلول خورشیدی برای استفاده بهینه ضروری است.”
در طول بیست سال گذشته، پروسکایت‌های هالید به عنوان یک ماده پیشرو برای سلول‌های خورشیدی سبک و LEDها ظهور کرده‌اند.بی‌ثباتی ذاتی و درک محدود از مکانیسم‌های تخریب، مانع از کاربرد عملی گروه مواد پروسکایت شده است.در این گروه، یک ترکیب کریستالی امیدوارکننده به نام یدید سرب فرمامیدینیوم دارای خواص اپتوالکترونیکی عالی است. اما بی‌ثباتی آن، استفاده از آن را محدود کرده است.
این تیم می‌گوید مخلوط کردن انواع مختلف هالید پروسکایت‌ها می‌تواند این مشکل را کاهش دهد، اما دانش عمیق‌تر از این مواد تشکیل‌دهنده برای کنترل بهینه ضروری است.گروه تحقیقاتی چالمرز اکنون شرح مفصلی از یک فاز قبلاً مبهم از یدید سرب فرمامیدینیوم ارائه داده است.
سانگیتا دوتا، محقق، گفت: «فاز دمای پایین این ماده مدت‌هاست که قطعه گمشده پازل تحقیق بوده است و ما اکنون یک سوال اساسی در مورد ساختار این فاز را حل کرده‌ایم.»
محققان در ایجاد مدل‌های کامپیوتری دقیق از مواد برای آزمایش آنها در شرایط مختلف متخصص هستند.
با این حال، مدل‌سازی هالید پروسکایت‌ها به ویژه دشوار است و به ابررایانه‌های قدرتمند و زمان شبیه‌سازی گسترده برای درک خواص آنها نیاز دارد.
با ترکیب روش‌های استاندارد خود با یادگیری ماشین، اکنون می‌توانیم شبیه‌سازی‌هایی را اجرا کنیم که هزاران برابر طولانی‌تر از قبل هستند. و مدل‌های ما اکنون می‌توانند به جای صدها اتم، میلیون‌ها اتم را در خود جای دهند که آنها را به دنیای واقعی نزدیک‌تر می‌کند.» پس از کار فراوان، این تیم با موفقیت ساختار یدید سرب فرمامیدینیوم را در دماهای پایین شناسایی کرد.آنها دریافتند که مولکول‌ها با سرد شدن ماده در حالت نیمه پایدار گیر می‌کنند.برای تأیید یافته‌ها، محققان با تیمی در دانشگاه بیرمنگام همکاری کردند که ماده را تا دمای -200 درجه سانتیگراد سرد کردند تا تأیید کنند که نتایج دنیای واقعی با شبیه‌سازی‌ها مطابقت دارد.
اریک فرانسون، از دانشکده فیزیک چالمرز، گفت: “امیدواریم بینش‌هایی که از شبیه‌سازی‌ها به دست آورده‌ایم، بتواند در آینده به نحوه مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل مواد پروسکایت هالید پیچیده کمک کند.”
طبق گزارش آژانس بین‌المللی انرژی، مصرف برق به سرعت در حال افزایش است. انتظار می‌رود سهم آن از کل مصرف انرژی جهانی در 25 سال آینده از 20٪ فعلی به بیش از 50٪ افزایش یابد.
این تحقیق می‌تواند راه را برای توسعه نسل بعدی مواد انرژی خورشیدی بسیار کارآمد، پایدار و همه‌کاره هموار کند.نتایج این تحقیق در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شده است.
