‘Perovskite’ ibrida ed ecologica per il fotovoltaico più efficiente

Nature Communications ha pubblicato i risultati di uno studio realizzato dai Ricercatori dell’Istituto superconduttori, materiali innovativi e dispositivi (Spin-Cnr) dell’Aquila, in collaborazione con l’Università di Vienna e la North Carolina State University (Usa), su una ‘perovskite’ ibrida con interessanti proprietà fotovoltaiche e totalmente ecologica. 
Le ‘perovskiti’ ibride organico/inorganiche sono nuovi materiali fotovoltaici in grado di convertire il 20% dell’energia solare in energia elettrica ma che hanno lo svantaggio di contenere piombo, materiale nocivo per la salute e l’ambiente.   

Alessandro Stroppa, fisico Spin-Cnr spiega: “Il nostro studio era mirato a cercare un’alternativa sostenibile sia alle celle solari fatte di silicio, i cui costi sono elevati a causa dei complessi metodi di fabbricazione, sia alle perovskiti ibride finora studiate, meno costose ma tossiche per l’uomo e per l’ambiente per via del piombo in esse contenuto. Nelle nostre simulazioni al computer, abbiamo studiato una nuova perovskite ibrida promettente in ambito fotovoltaico, e non contenente piombo. Impiegando queste perovskiti per convertire energia solare in elettrica, avremmo quindi energia doppiamente pulita, da una parte perché solare e, dall’altra, perché ottenuta con un composto non contenente piombo”.

Il materiale studiato si caratterizza inoltre per interessanti proprietà di natura elettronica: “La struttura di queste ‘perovskiti’ è un ibrido formato da una parte inorganica intercalata con molecole organiche, che, a loro volta, posseggono un dipolo elettrico”, sottolinea Silvia Picozzi, coordinatore del gruppo Spin-Cnr. “Il nostro studio teorico mostra che questi dipoli possono ordinarsi e dar luogo ad una polarizzazione elettrica che aiuta le cariche foto-generate a separarsi, influenzando positivamente l’attività fotovoltaica, che risulta così potenziata”. “Inoltre – continua Stroppa – ci siamo focalizzati sui gradi di liberta’ di spin, un aspetto finora poco studiato in questi materiali, scoprendo una particolare geometria della cosiddetta ‘spin-texture’, che risulta controllabile con un campo elettrico esterno. In questo materiale si potrebbe quindi sfruttare questa nuova funzionalità di spin e ottenere dispositivi multifunzionali efficienti e versatili. Queste peculiari proprietà sarebbero ad esempio potenzialmente eccellenti per lo sviluppo di una nuova generazione di dispositivi spin-opto-elettronici (strumenti che convertono segnali elettrici in segnali ottici -fotoni- e viceversa, come i Led)”.

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