鈣鈦礦是近年來備受歡迎的太陽能潛力材料，不少團隊正孜孜不倦尋找最佳製造配方，進一步提高轉換效率與延長使用壽命，最近美國麻省理工更開發出全新的流線型（Streamlined）材料製造與分析系統，除了成功將合成與分析速度加快 10 倍，也找出 2 種候選無鉛鈣鈦礦材料，未來最佳化研究後，材料研發時間有望從 20 年縮減到 2 年以內。
鈣鈦礦太陽能不含鈣與鈦，是種採用「鈣鈦礦」晶體結構的材料，其製程簡易、轉換效率進步幅度大，許多科學家都看好該技術的發展，只不過它也並非完美無缺，高效率鈣鈦礦電池通常含有有毒物質「鉛」，耐用性也相當低，科學家還得再繼續尋找可用的鈣鈦礦材料。
但不同元素或化合物會有不同的效果，尋找最佳鈣鈦礦材料的路途可說是相當漫長與煎熬，能量轉換（energy-conversion）材料開發所需的時間動輒 20 年。為此已有科學團隊想藉助機器學習的力量，研製出新型潛力材料，就像是先前加州大學聖地牙哥分校（UCSD）利用資料探勘比對鈣鈦礦特性，成功找到 13 種新型太陽能潛力材料。
機器學習確實能幫助篩選候選材料，還是得在實驗室實際合成與分析化合物，有鑑於此，麻省理工科學家希望能夠過自動化與人因工程，開發出可同時製造與測試材料的系統，加速實作進展，機械工程教授 Tonio Buonassisi 表示，團隊目標是將能量轉換材料的開發時間縮短到 2 年以內。
在實驗中，團隊首先將材料沉積在基板上，形成薄膜之後再用 X 射線衍射法觀察材料結構，記錄晶體結構中原子排列，之後透過卷積神經網路（Convolutional Neural Network，CNN）訓練電腦辨識並幫助分類，Buonassisi 指出，過去光是分類步驟就要花費 3 到 5 小時，但透過機器學習，只要 5 分半就能搞定，而且準確性也高達 90%。
因此團隊在系統初步試驗中，還能在過去十分之一的時間內研究多達 75 種鈣鈦礦配方，最後更發現 2 種潛力相當高的無鉛鈣鈦礦材料，或許有助於開發高效太陽能電池。未來團隊進一步最佳化系統後，或許還可以將材料處理速度提高 10 倍到 100 倍，Buonassisi 表示，藉由最新的自動化技術，希望能進一步降低太陽能成本，盼最終可以降至每 KWh 0.02 美元。
目前研究已發表在《Joule》。
（首圖來源：Flickr/ESA_events CC BY 2.0）
