• 「鈣鈦礦太陽能電池」是近年最熱門的研究領域，不僅成本低廉、光電轉換效率也可達到 25%。 資料來源│Wikimedia Commons
  • 鈣鈦礦材料 ABX3 的結構示意圖，同一個位置可以放入不同的相應元素。 圖│研之有物（資料來源│Journal of Energy Chemistry）
  • 圖片為鈣鈦礦材料通式 ABX3 對應到混合離子鈣鈦礦材料 MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 之示意圖。 圖│研之有物
  • 國外團隊為了找到 MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 最佳比例，做出 49 種不同的鈣鈦礦太陽能電池，黃框處即為最佳比例。左圖為相應濃度的元件外觀，右圖為相應濃度的材料表面微結構。 圖│研之有物（資料來源│Energy & Environmental Science）
  • 圖|研之有物
  • 第一原理計算僅適合用在 1 奈米以內尺度，計算準確耗時；分子動力學模擬可用於 100 奈米尺度，計算省時卻不夠精準；透過機器學習建立的神經網路模型，可以快速模擬 100 奈米尺度的材料，也保留高準確度。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）
  • 包淳偉與團隊成功訓練出可以模擬複雜鈣鈦礦材料系統的神經網路模型。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）
  • 此神經網路模型可以準確預測 MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 鈣鈦礦材料的系統能量和受力。縱軸表示包淳偉團隊的神經網路模型模擬結果，橫軸表示第一原理計算結果。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）
  • MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 鈣鈦礦材料的最低能量原子結構，縱軸 y 為 MA 濃度（CMA，從 MA0-FA1到 MA1-FA0），橫軸 x 為 Br 濃度（CBr，從 Br0-I1 到 Br1-I0），各自 9 等分。為求圖片簡潔，省略 x, y = 0 或 1 的結構圖。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）
  • MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 鈣鈦礦材料的混合能 Emix分布，藍色表示混合能為負（維持單一固溶相），紅色表示混合能為正（析出相異固溶相），可以看到 Br 和 MA 濃度高的時候，容易析出化合物。其中，縱軸 y 為 MA 濃度（CMA），橫軸 x 為 Br 濃度（CBr）。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）
  • MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 鈣鈦礦材料透過機器學習方法模擬之後，計算出性質參數（Eg、Jsc、PCE）、結構參數（Emix、α、ηs、ηv）與製程參數（CMA、CBr）與之間的相關性。其中，r 為相關係數，紅色正值表示兩者正相關，藍色負值表示兩者負相關。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）
  • 目前除了繼續改善神經網路模型之外，最近包淳偉團隊與香港研究團隊在《自然》期刊發表了一種超彈性高熵合金，而包淳偉團隊也正在使用機器學習輔助的原子尺度模擬來研究它有趣的塑性變形性質。 圖│研之有物
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  • 「鈣鈦礦太陽能電池」是近年最熱門的研究領域，不僅成本低廉、光電轉換效率也可達到 25%。 資料來源│Wikimedia Commons

  • 鈣鈦礦材料 ABX3 的結構示意圖，同一個位置可以放入不同的相應元素。 圖│研之有物（資料來源│Journal of Energy Chemistry）

  • 圖片為鈣鈦礦材料通式 ABX3 對應到混合離子鈣鈦礦材料 MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 之示意圖。 圖│研之有物

  • 國外團隊為了找到 MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 最佳比例，做出 49 種不同的鈣鈦礦太陽能電池，黃框處即為最佳比例。左圖為相應濃度的元件外觀，右圖為相應濃度的材料表面微結構。 圖│研之有物（資料來源│Energy & Environmental Science）

  • 圖|研之有物

  • 第一原理計算僅適合用在 1 奈米以內尺度，計算準確耗時；分子動力學模擬可用於 100 奈米尺度，計算省時卻不夠精準；透過機器學習建立的神經網路模型，可以快速模擬 100 奈米尺度的材料，也保留高準確度。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）

  • 包淳偉與團隊成功訓練出可以模擬複雜鈣鈦礦材料系統的神經網路模型。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）

  • 此神經網路模型可以準確預測 MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 鈣鈦礦材料的系統能量和受力。縱軸表示包淳偉團隊的神經網路模型模擬結果，橫軸表示第一原理計算結果。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）

  • MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 鈣鈦礦材料的最低能量原子結構，縱軸 y 為 MA 濃度（CMA，從 MA0-FA1到 MA1-FA0），橫軸 x 為 Br 濃度（CBr，從 Br0-I1 到 Br1-I0），各自 9 等分。為求圖片簡潔，省略 x, y = 0 或 1 的結構圖。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）

  • MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 鈣鈦礦材料的混合能 Emix分布，藍色表示混合能為負（維持單一固溶相），紅色表示混合能為正（析出相異固溶相），可以看到 Br 和 MA 濃度高的時候，容易析出化合物。其中，縱軸 y 為 MA 濃度（CMA），橫軸 x 為 Br 濃度（CBr）。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）

  • MAyFA1−yPb(BrxI1−x)3 鈣鈦礦材料透過機器學習方法模擬之後，計算出性質參數（Eg、Jsc、PCE）、結構參數（Emix、α、ηs、ηv）與製程參數（CMA、CBr）與之間的相關性。其中，r 為相關係數，紅色正值表示兩者正相關，藍色負值表示兩者負相關。 圖│研之有物（資料來源│包淳偉）

  • 目前除了繼續改善神經網路模型之外，最近包淳偉團隊與香港研究團隊在《自然》期刊發表了一種超彈性高熵合金，而包淳偉團隊也正在使用機器學習輔助的原子尺度模擬來研究它有趣的塑性變形性質。 圖│研之有物

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