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麻省理工開發(fā)新機器人系統(tǒng) 有望加速高效太陽能電池板材料研發(fā)
2025年07月08日 17:01:24 來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：1775

近日，美國麻省理工學(xué)院(MIT)團隊開發(fā)出一種全新的全自動機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以承擔新材料的光電導(dǎo)性測試工作，并且可以大幅加快對新型半導(dǎo)體材料的性能分析和測試速度。

　　機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2024年全球機器人技術(shù)市場規(guī)模達36570億元，2020-2024年復(fù)合年增長率(CAGR)為16.1%。并且據(jù)推算，到2030年，全球機器人技術(shù)市場規(guī)模有望攀升至72410億元。
 
　　而機器人技術(shù)的發(fā)展，對于科研市場的沖擊尤為強烈。尤其是以黑燈實驗室為代表的現(xiàn)代實驗室模式，在全自動機器人的幫助下得以實現(xiàn)并逐步完善。這類實驗室模式憑借高度自動化與智能化的特點，為研發(fā)效率、安全性和數(shù)據(jù)質(zhì)量提供了充足的保障。
 
　　而就在近日，美國麻省理工學(xué)院(MIT)團隊開發(fā)出一種全新的全自動機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以承擔新材料的光電導(dǎo)性測試工作，并且可以大幅加快對新型半導(dǎo)體材料的性能分析和測試速度。
 
　　光電導(dǎo)性是指材料在光照射下，材料的電響應(yīng)(電導(dǎo)率顯著增大)能力，其本質(zhì)是光激發(fā)導(dǎo)致材料內(nèi)部自由載流子(如電子和空穴)濃度增加，從而改變其導(dǎo)電性能。而由于光電導(dǎo)性測量需同時控制光照強度、波長、偏振態(tài)、電場方向、溫度等參數(shù)，且各參數(shù)間存在非線性耦合關(guān)系，整個過程十分依賴經(jīng)驗，需要人工判斷數(shù)據(jù)有效性來排除干擾信號，因此整個過程十分依賴人工參與。
 
　　而此次新的機器人系統(tǒng)則解決了該問題。這項技術(shù)創(chuàng)新的將機器人技術(shù)、機器學(xué)習(xí)和材料科學(xué)知識結(jié)合起來，通過將人類專家的經(jīng)驗融入機器學(xué)習(xí)模型中，使機器人能自主判斷探針接觸材料的最佳位置，從而獲得最豐富的信息。并且系統(tǒng)還內(nèi)置了專門的路徑規(guī)劃算法，能快速找到在不同接觸點之間移動的最優(yōu)路線，顯著提升測量效率。
 
　　并且，從詳細測試結(jié)果來看，相比其他基于人工智能的方法，新系統(tǒng)找到精確的接觸點的時間更快，路徑規(guī)劃算法效率也更高。
 
　　更重要的是，由于是機器人實施實驗，因此整個實驗過程理論上可以全天候進行。測試中，在完整的24小時全自動實驗中，機器人完成了超過3000次獨特的光電導(dǎo)檢測，平均每次檢測耗時不到30秒。并且這些數(shù)據(jù)細節(jié)豐富，能幫助人們輕松識別出材料中光電導(dǎo)性較高的“熱點”區(qū)域，以及可能因老化或損傷導(dǎo)致性能下降的部分。
 
　　目前，該系統(tǒng)被寄予厚望，有望加速高效太陽能電池板材料研發(fā)。同時相關(guān)的開發(fā)經(jīng)驗也有望被應(yīng)用于其他需要精密測試的領(lǐng)域。
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