TRE（Tozzi可再生能源公司），可再生能源的生產(chǎn)商，希望提高其光伏色敏太陽能電池（DSSC）的長期穩(wěn)定性，該產(chǎn)品被廣泛認為是下一代太陽能電池，由TRE的初創(chuàng)公司多尼亞太陽能電池公司開發(fā)中。相比目前的產(chǎn)品，色敏太陽能電池的生產(chǎn)成本低廉，可以在低光照條件下工作，適合大多數(shù)工程應用。它們特別適合于建筑應用，因為在這里美觀是很重要的因素，而DSSC可以提供以前不可用的設計選擇（即顏色和透明度）。然而色敏太陽能電池長期穩(wěn)定性問題尚未經(jīng)過驗證，必須要滿足嚴格的制造標準認證。

挑戰(zhàn)

對于商業(yè)應用來說，長時間使用時穩(wěn)定的性能是至關重要的。長期穩(wěn)定性取決于密封過程的質(zhì)量，而密封過程的質(zhì)量取決于加熱板表面的熱均勻性，因此我們的主要目標之一就是提高熱均勻性。

借助于優(yōu)化軟件modeFRONTIER，TRE得以改變加熱板的設計，實現(xiàn)最佳的熱分布，保證有效的密封工藝。

解決方案

該解決方案包括兩步過程。在第一步中，用ANSYS Workbench基于實驗數(shù)據(jù)創(chuàng)建了一個初始加熱板的CAD（計算機輔助設計）模型，然后基于此創(chuàng)建了有限元模型，進行瞬態(tài)熱分析。在此基礎上尋找優(yōu)化過程中表現(xiàn)最優(yōu)的材料，并達到優(yōu)化目標。這一步對于建立正確的設置和驗證基于真實參考模型的計算程序都是必要的。第二步包括用modeFRONTIER的優(yōu)化平臺來修改幾何參數(shù)，提高絕緣耐熱材料的厚度以及加熱線圈的尺寸。modeFRONTIER模擬產(chǎn)生了超過250個候選設計，最終確定了最好的設計和加熱過程中實現(xiàn)適當?shù)拿芊庖蟮淖罴褧r間。

“感謝modeFRONTIER，操作者不再需要采取冗余和試錯法模擬，而可以使用“人工智能”的優(yōu)化方法自動尋找輸入?yún)?shù)的最佳組合”。

modeFrontier的優(yōu)勢

modeFRONTIER深入地探索了設計空間，最終得到了加熱板配置的優(yōu)化收斂解，現(xiàn)在熱量均勻地分布在整個表面，對密封過程的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，最終提高了DSSC的長期穩(wěn)定性。此外，通過用modeFrontier來使整個優(yōu)化設計過程自動化，TRE成功地即提高了加熱板的質(zhì)量，又節(jié)省了時間和金錢。安東尼尼，多尼亞太陽能電池的技術經(jīng)理說：“感謝modeFRONTIER，操作者不再需要采取冗余和試錯法模擬，而可以使用“人工智能”的優(yōu)化方法自動尋找輸入?yún)?shù)的最佳組合。”