Pur essendo state annunciate ormai da alcuni anni, le celle fotovoltaiche che utilizzano una combinazione di silicio e perovskite non sono ancora diventate effettivamente disponibili a livello commerciale. Questa nuova generazione di celle fotovoltaiche promette di raggiungere una efficienza di conversione della radiazione solare in energia elettrica superiore al 30%. In termini pratici – a parità di dimensioni e di condizioni ambientali – un pannello solare basato su celle silicio/perovskite produrrebbe quasi il 50% di energia elettrica in più rispetto al migliore dei pannelli attuali che utilizzano celle di silicio.

I motivi per i quali non siamo ancora riusciti a passare dai prototipi di laboratorio ad una produzione industriale su larga scala sono molteplici. La perovskite (titanato di calcio) è un materiale a basso costo e di facile reperibilità, ma – a causa della sua composizione – è soggetto a problemi sia in fase di produzione (che avviene tramite deposizione di film sottili), sia per il possibile deterioramento a medio-lungo termine provocato delle reazioni chimiche con l’atmosfera che lo circonda o all’interazione con la componente ultravioletta della radiazione solare.

In questi anni numerosi laboratori mondiali si sono cimentati nella ricerca di soluzioni che consentano di superare i limiti attuali delle celle fotovoltaiche a silicio/perovskite.

Un articolo pubblicato recentemente analizza i problemi che si incontrano durante la fase di produzione dei film sottili di perovskite che costituiscono un elemento essenziale delle celle fotovoltaiche di nuova generazione. Lo studio è partito dall’osservazione che – durante il processo di deposizione – il film di perovskite in formazione emette una debole luminescenza.

La radiazione emessa può essere utilizzata come una “spia” di ciò che sta accadendo durante la produzione del film, ma un occhio umano non è in grado di cogliere differenze significative, tali da farci capire se il processo di deposizione stia procedendo secondo le linee programmate oppure se il film che stiamo deponendo non soddisfa i requisiti di qualità attesi.

La soluzione proposta è stata quella di utilizzare un sistema di intelligenza artificiale che è stato addestrato sottoponendogli i filmati della luminescenza emessa durante un gran numero di processi di deposizione ed i risultati delle analisi fatte successivamente per la caratterizzazione delle proprietà dei film che erano stati prodotti.

La buona notizia è che il sistema basato sull’intelligenza artificiale – una volta completato il processo di addestramento iniziale – è stato in grado di distinguere situazioni diverse che – per un occhio umano – apparivano indistinguibili. Il sistema ha inoltre consentito di identificare le fasi del processo di deposizione che erano più critiche per garantire il raggiungimento del risultato finale atteso.

Analizzando l’andamento temporale della luminescenza emessa durante la deposizione del film di perovskite si può prevedere se il prodotto finale avrà le caratteristiche desiderate. L’utilizzo dell’intelligenza artificiale in ambito industriale potrebbe consentire di monitorare in tempo reale la deposizione dei film di perovskite, correggendo anche eventuali situazioni che potrebbero abbassare la resa del processo.

In questo periodo molti parlano di intelligenza artificiale, paventando anche i pericoli che potrebbero nascere da un suo uso improprio. A questo proposito, non va dimenticato che ormai da alcuni anni l’intelligenza artificiale è entrata a far parte degli strumenti utilizzati dai laboratori di ricerca. I ricercatori hanno imparato ad utilizzare l’intelligenza artificiale per accelerare lo sviluppo delle nuove scoperte scientifiche e – come ho raccontato in questo post – per monitorare e ottimizzare processi complessi. Ciò vale sia per la ricerca di base che per le sue ricadute applicative.

L’intelligenza artificiale è già tra noi e le sue applicazioni vanno ben oltre le attività di tipo generativo (tipo ChatGPT) su cui sembra essere focalizzata l’attenzione dell’opinione pubblica. In altre parole, tra i rischi legati ad un uso intensivo dell’intelligenza artificiale non c’è solo il problema delle informazioni fake che ChatGPT (e programmi simili) possono generare.

Nel momento in cui affidiamo all’intelligenza artificiale un ruolo sempre più determinante nella ricerca scientifica e tecnologica rinunciamo implicitamente a svolgere funzioni che – fino a poco tempo fa – erano appannaggio esclusivo dei ricercatori umani. Nel breve periodo questo potrà produrre effetti molto positivi perché – come nell’esempio descritto in questo post – l’intelligenza artificiale può aumentare (ma non sostituire integralmente) la capacità di analisi dei ricercatori umani.

Tuttavia non possiamo escludere che nel medio-lungo periodo i ricercatori finiscano col delegare all’intelligenza artificiale compiti sempre più ampi, rinunciando ad esercitare la loro naturale creatività. Un uso eccessivo dell’intelligenza artificiale potrebbe produrre effetti molto negativi.

Cito – ad esempio – la possibilità che si riducano drasticamente quelle che gli inglesi chiamano “serendipity discoveries” ovvero quel tipo di scoperte inaspettate che sono legate a casi semplicemente fortunati (l’esempio più noto è stata la scoperta della penicillina). Inoltre non è detto che i sistemi di intelligenza artificiale siano particolarmente efficaci quando si devono affrontare problemi completamente nuovi per i quali non esiste una base di dati sufficientemente ampia per completare il processo di addestramento iniziale.

Per poter sfruttare al meglio le opportunità offerte dall’intelligenza artificiale in ambito scientifico e tecnologico è necessario effettuare una attenta analisi dei rischi e dei limiti collegati al suo utilizzo. In particolare, dovremo stare attenti a non cadere nelle trappole dei pregiudizi negativi (catastrofismo) e neppure di quelli positivi (retorica “soluzionista“).