Việc khám phá vật liệu bán dẫn mới cho pin năng lượng mặt trời luôn là thách thức lớn của ngành năng lượng sạch, khi tốc độ đo đạc bằng tay quá chậm đã kìm hãm tiến độ nghiên cứu và thương mại hóa. Mới đây, MIT đã phát triển một Robot tự động hoàn toàn, kết hợp trí tuệ nhân tạo, giúp tăng tốc quy trình này, mở ra cơ hội đột phá cho pin mặt trời thế hệ mới.
Robot đo quang dẫn tốc độ cao, tích hợp AI
Hệ thống robot tự động của MIT có khả năng thực hiện hơn 3.000 phép đo quang dẫn (photoconductance) chỉ trong 24 giờ, đạt tốc độ hơn 125 phép đo mỗi giờ, với độ chính xác và tin cậy cao hơn hẳn các phương pháp AI trước đây. Quang dẫn là chỉ số quan trọng để đánh giá vật liệu phản ứng với ánh sáng ra sao, từ đó dự đoán hiệu suất của các vật liệu bán dẫn mới cho pin năng lượng mặt trời.
Robot sử dụng camera tích hợp thị giác máy tính, chia nhỏ hình ảnh của mẫu vật liệu, sau đó mạng nơ-ron sẽ xác định vị trí đo tốt nhất dựa trên hình dạng và thành phần vật liệu. Đồng thời, thuật toán lập kế hoạch đường đi được áp dụng để di chuyển nhanh và hiệu quả giữa các điểm đo, tối ưu tốc độ mà vẫn đảm bảo độ chính xác.
Một điểm đặc biệt của robot này là khả năng tự học và tích hợp tri thức chuyên gia, cho phép robot thích ứng với các mẫu vật liệu đa dạng, vốn có hình dạng phức tạp, nhờ đó linh hoạt hơn trong quá trình sàng lọc vật liệu.
Tác động tới ngành năng lượng sạch và tiềm năng ứng dụng mở rộng
Việc tự động hóa đo đạc và đánh giá vật liệu sẽ giúp rút ngắn thời gian khám phá và phát triển các vật liệu perovskite thế hệ mới, vốn hứa hẹn tạo ra các tấm pin mặt trời hiệu suất cao, bền hơn và giá thành rẻ hơn. Công nghệ này cũng đặt nền móng cho các phòng lab tự động hoàn toàn, giảm phụ thuộc vào thao tác thủ công, đồng thời nâng cao độ chính xác trong sàng lọc vật liệu.
Ngoài ứng dụng cho pin năng lượng mặt trời, công nghệ này còn có thể mở rộng sang các lĩnh vực bán dẫn, điện tử, vật liệu thế hệ mới, giúp tối ưu quy trình sàng lọc và phát triển sản phẩm trong các ngành công nghiệp công nghệ cao.
Tuy nhiên, robot hiện vẫn cần sự kết hợp tri thức từ các chuyên gia vật liệu để tối ưu hóa hiệu quả đo đạc, đồng thời việc đo một số tính chất vẫn cần tiếp xúc trực tiếp, nên tối ưu hóa quá trình đo tiếp xúc vẫn là yếu tố quan trọng trong nghiên cứu.
Việc MIT phát triển thành công robot tự động này không chỉ giúp thúc đẩy nghiên cứu năng lượng sạch, mà còn đặt nền tảng xây dựng một hệ sinh thái nghiên cứu khoa học tự động hóa, góp phần đưa các công nghệ pin mặt trời hiệu suất cao ra thị trường nhanh hơn, hướng tới mục tiêu phát triển bền vững trong tương lai.