Energia solare "doppiamente pulita"

Ricercatori dell'Istituto Spin-Cnr, in collaborazione con l'Università di Vienna e la North Carolina State University hanno studiato un nuovo materiale con interessanti proprietà fotovoltaiche.

Negli ultimi anni c'è stata una rivoluzione nel campo dei nuovi materiali fotovoltaici. Tra questi, particolarmente interessanti sono le "perovskiti": sono materiali ibridi, cioè sia organici che inorganici, in grado di convertire il 20 % dell'energia solare in energia elettrica. L'aspetto negativo è che contengono piombo, una sostanza nociva per la salute e per l'ambiente.

Ora, un team internazionale ha segnato un importante passo avanti, attraverso uno studio sulle perovskiti ecologiche, pubblicato su "Nature Communications". Il lavoro ha coinvolto l'Istituto SuPerconduttori, ossidi, e altri materiali e dispositivi INnovativi dell'Aquila (Spin-Cnr), l'Università di Vienna e la North Carolina State University (USA).

"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", spiega Alessandro Stroppa, fisico Spin-Cnr.

"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".

Le proprietà elettroniche delle perovskiti
I ricercatori sottolinenao altre proprietà interessanti di questo materiale, che riguardano la sua struttura elettronica. Infatti, le molecole organiche che formano le perovskiti ibride, hanno una carica elettrica. Lo studio mostra che le cariche possono disporsi in maniera ordinata, conferendo una carica elettrica a tutto il materiale. L'aspetto importante è che, in questo modo, l'attività fotovoltaica risulta potenziata.

Inoltre, hanno analizzato anche un'altra proprietà elettronica della perovskite: lo spin. Evito di entrare nei dettagli: in parole molto povere, lo spin è una grandezza del moto dell'elettrone. Il lavoro ha evidenziato il fatto che, nella perovskite, questa proprietà può essere controllata da un campo elettrico esterno. Perciò, si potrebbero 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-elettrnici (strumenti che convertono segnali elettrici in segnali ottici e viceversa, come i LED)", conclude Stroppa.

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