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編者按：美國能源部阿貢國家實(shí)驗(yàn)室和英國劍橋大學(xué)開發(fā)出了一種新穎的設(shè)備來識別有前途的太陽能電池材料。這項(xiàng)研究能夠展示數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)材料發(fā)現(xiàn)的整個(gè)周期，從而使用先進(jìn)的計(jì)算方法來識別具有最佳性能的材料。

尋找用于太陽能電池的最佳光能，簡直就像是大海撈針一樣困難。多年來，研究人員開發(fā)并測試了數(shù)千種不同的染料和色素，以了解它們吸收陽光并將其轉(zhuǎn)化為電能的方式，并且他們還對所有這些問題進(jìn)行了分類。

目前，研究人員在美國能源部阿貢國家實(shí)驗(yàn)室和英國劍橋大學(xué)，已經(jīng)開發(fā)出了一種新穎的設(shè)備來識別有前途的太陽能電池材料。DSSCs可以用低成本、可擴(kuò)展的技術(shù)來進(jìn)行制造，所以它的性價(jià)比是十分高的。這項(xiàng)研究能夠展示數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)材料發(fā)現(xiàn)的整個(gè)周期，從而使用先進(jìn)的計(jì)算方法來識別具有最佳性能的材料。

Cole和Argonne的計(jì)算科學(xué)家通過一個(gè)ALCF數(shù)據(jù)科學(xué)項(xiàng)目，創(chuàng)建了一個(gè)自動(dòng)化的工作流程。該流程結(jié)合了模擬、數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，它能夠同時(shí)分析數(shù)千種化合物。這一過程的優(yōu)勢在于，它摒棄了傳統(tǒng)的手工管理數(shù)據(jù)庫的做法，將其其所需的工作時(shí)間縮短到了幾個(gè)月，甚至是幾天。


機(jī)器學(xué)習(xí)

計(jì)算工作涉及使用越來越精細(xì)的篩選技術(shù)，來生成可能的染料對。它們可以相互結(jié)合，吸收整個(gè)太陽光譜的光?？茽柋硎?，要找到一種對所有波長都有效的染料幾乎是不可能的。對于有機(jī)分子來說更是如此，因?yàn)樗鼈兙哂懈墓鈱W(xué)吸收帶。然而，我們真正想關(guān)注的是有機(jī)分子，因?yàn)樗鼈兠黠@更環(huán)保。

為了將最初的10000個(gè)潛在染料候選范圍縮小到幾個(gè)，科學(xué)家們再次使用ALCF計(jì)算資源來執(zhí)行一個(gè)多步驟的方法。首先，Cole和她的同事們使用數(shù)據(jù)挖掘工具來消除任何有機(jī)金屬分子，這些有機(jī)金屬分子在特定波長下，吸收的光通常比有機(jī)染料少。

在研究的最后階段，涉及到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。他們需要從這些預(yù)測中選出的五種最有前途的染料候選，這需要全球?qū)＜业暮献?。所以，科爾找到了最初的染料開發(fā)人員，他們每個(gè)人都發(fā)回了一種新的染料樣品，讓她的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究?？茽栒f表示，能夠讓這么多來自世界各地的人參與到這項(xiàng)研究中來，這真的是非常了不起的團(tuán)隊(duì)合作。

原標(biāo)題：解開太陽的謎題: 科學(xué)家利用機(jī)器學(xué)習(xí)識別太陽能材料