Machine Learning Accelerated Design of Self-Assembled Monolayers for High-Performance Perovskite Solar Cells

光伏系统 人工智能 单层 机器学习 钙钛矿(结构) 计算机科学 相关系数 特征(语言学) 能量转换效率 近似误差 材料科学 平均绝对误差 功率(物理) 算法 工作(物理) 钥匙(锁) 纳米技术 自组装单层膜 马修斯相关系数 数据挖掘 实验数据 光伏 皮尔逊积矩相关系数 参数空间 生物系统 均方误差 分子描述符 模式识别(心理学) 有机太阳能电池
作者
Haifeng Li,Yue Zang,Zhikang Zhu,Chenyang Zhu,Weihong Liu,Zihao Zhang,Wensheng Yan
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:17 (11): 3362-3373
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.6c00119
摘要

Self-assembled monolayers (SAMs) have emerged as a new generation of hole transport materials (HTMs) for perovskite solar cells (PSCs), particularly in inverted architectures. Compared to conventional HTMs, SAMs demonstrate superior power conversion efficiency (PCE) and enhanced operational stability. However, the current discovery of SAMs still relies heavily on empirical trial-and-error approaches, suffering from long development cycles, high costs, and low success rates. Here we present a novel machine learning (ML) platform for accelerated SAM discovery and design. We constructed a comprehensive feature space combining RDKit molecular descriptors and Morgan fingerprints, and then systematically evaluated various ML algorithms. Multiple evaluation metrics were used to assess model reliability. The results demonstrate that the RDKit-based XGBoost model achieved optimal performance with a root-mean-square error (RMSE) of 1.862, a coefficient of determination (R2) of 0.5058, a Pearson correlation coefficient (r) of 0.8161 and a mean absolute error (MAE) of 1.528. Then, SHapley Additive exPlanations (SHAP) analysis further elucidated the structure-property relationships between key molecular features and photovoltaic performance. The SHAP values revealed that the top five most important features were all RDKit descriptors, specifically EState_VSA5, fr_benzene, EState_VSA2, SlogP_VSA1, and Chi0v. The external validation using recently reported SAM molecules demonstrated remarkable prediction accuracy. The relative errors between predicted and experimental PCE values were mostly within 10%, with the minimum being only 0.55%. Meanwhile, three new SAM molecules were designed based on the model, with the highest predicted PCE approaching 27%. Therefore, this work provides an efficient digital solution for SAM development, offering valuable guidance for accelerating the discovery of next-generation photovoltaic materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
冷艳翠霜发布了新的文献求助10
刚刚
聿潇完成签到,获得积分20
刚刚
彭于晏的应助被砚木采纳,获得10
1秒前
姜友舜发布了新的文献求助10
1秒前
勤奋晓啸发布了新的文献求助10
1秒前
霜序完成签到,获得积分10
1秒前
明理采文完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
orixero的应助被顺心纸鹤采纳,获得10
2秒前
幸福的松鼠完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
欧no发布了新的文献求助10
3秒前
银天真完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
眼睛大冬莲完成签到,获得积分20
4秒前
风中诺言完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
满意小丸子完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
敬老院1号的应助被svery采纳,获得200
5秒前
行走的SCI完成签到 ,获得积分10
5秒前
派大星的应助被svery采纳,获得30
5秒前
天天快乐的应助被沙拉酱采纳,获得10
6秒前
明理的蜗牛完成签到,获得积分10
6秒前
叠嶂间听云完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
NexusExplorer的应助被Dragon采纳,获得10
6秒前
liw发布了新的文献求助10
7秒前
sunmi完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
胡洋发布了新的文献求助10
7秒前
张兵完成签到,获得积分10
7秒前
hyw完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
鲤鱼翠梅的应助被haq0324采纳,获得10
8秒前
8秒前
欧豪完成签到 ,获得积分10
8秒前
林渊发布了新的文献求助10
8秒前
势不可挡完成签到,获得积分10
8秒前
呜呜完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 14 Volume Set, 2nd Edition(本书共14册,本求助8volume-14volume共7册,独立harcover版本,非网络版本e-EROS 版,不能网络版转化PDF或提取PDF) 2000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7959868
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9431891
关于积分的说明 21012904
捐赠科研通 7539050
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3370764
关于科研通互助平台的介绍 2506526
邀请新用户注册赠送积分活动 2402994