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Investimenti

Una nuova possibilità per le rinnovabili: lo sviluppo del fotovoltaico ferroelettrico

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Un team di ricercatori ha sviluppato in laboratorio un nuovo materiale solare cristallino con un campo elettrico incorporato che offre un approccio più semplice alla produzione di celle solari.

Perovskite senza piombo e ferroelettrica, la nuova promessa solare?

Le celle fotovoltaiche ferroelettriche potrebbero essere la prossima generazione di dispositivi solari? C’è chi ne è convinto, nonostante questa tecnologia abbia più fallimenti che successi. Oggi un gruppo di scienziati statunitensi farà avanzare la ricerca in questa direzione grazie allo studio di un nuovo materiale cristallino appartenente alla classe delle perovskiti ad alogenuri.

Le perovskiti sintetiche sono ricerche entusiasmanti grazie alle prestazioni optoelettroniche che rivaleggiano con i semiconduttori “classici”. Infatti, in pochi anni, le celle solari in perovskite hanno raggiunto efficienze che avrebbero richiesto silicio cristallino per diversi decenni. Ora, gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell’Energia, in collaborazione con la UC Berkeley, hanno identificato la perovskite con proprietà ferroelettriche. Perché è un traguardo importante? Perché i ferroelettrici sono caratterizzati da una polarizzazione commutata spontaneamente.

Vantaggi del fotovoltaico ferroelettrico

Per generare elettricità, le celle solari hanno bisogno di un campo elettrico per separare le cariche positive da quelle negative. Nell’industria fotovoltaica, questa gamma si ottiene dando ai semiconduttori sostanze chimiche in modo che uno strato del dispositivo sia caricato positivamente e l’altro negativamente. Questo design assicura che gli elettroni fluiscano dal lato negativo a quello positivo, che è un fattore chiave per la stabilità e le prestazioni del dispositivo. Ma il drogaggio chimico e la sintesi strato per strato aggiungono anche fasi di produzione aggiuntive e costose.

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Nel ferroelettrico fotovoltaico, il semiconduttore incorpora già un campo elettrico senza bisogno di drogaggio

Il nuovo materiale, coltivato presso i Berkeley Labs, è un composto di cesio e germanio, CsGeBr3 o CGB, e un alogenuro di perovskite senza piombo. Peidong Yang, coautore dello studio pubblicato sulla rivista Science Advances afferma: “Se riesci a immaginare un materiale solare senza piombo che non solo raccolga l’energia solare, ma abbia anche il vantaggio aggiuntivo di un campo elettrico naturale e generato spontaneamente, le opportunità nelle industrie fotovoltaiche ed elettroniche sono piuttosto interessanti” 

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