Creata una nuova cella solare che sfrutta l’interazione tra elettroni e vibrazioni del reticolo cristallino per produrre elettricità
(Rinnovabili.it) – Il fotovoltaico in perovskite compie nuovi passi avanti. Ma stavolta i progressi raggiunti esulano dai tradizionali campi ricerca, focalizzandosi su un meccanismo completamente inesplorato per questa tipologia di solare.
Un team interdisciplinare di ricercatori ha creato un nuovo tipo di cella solare capace di sfruttare l’energia dei raggi infrarossi in maniera non convenzionale. Più precisamente, è in grado di trasformare la radiazione solare nel campo dell’infrarosso in elettricità sfruttando i cosiddetti “polaroni”, quasiparticelle cariche in movimento in un materiale circondata da ioni. I polaroni combinano l’interazione tra elettroni liberi e vibrazioni all’interno di un solido cristallino ionico: nel loro movimento gli elettroni attirano a sè gli ioni caricati positivamente, determinando una distorsione del reticolo cristallino.
Gli scienziati provenienti dall’Università di Göttingen e dall’Università tecnica hanno pubblicato il loro lavoro sulla rivista Advanced Energy Materials. “Nelle celle solari convenzionali, l’interazione tra gli elettroni e le vibrazioni reticolari può portare a perdite indesiderate, causando notevoli problemi; al contrario le eccitazioni dei polaroni nel fotovoltaico in perovskite possono essere create con una struttura di frattale” e quindi altamente ordinata “a determinate temperature di esercizio e durare abbastanza affinché si verifichi un effetto fotovoltaico pronunciato”, spiega l’autore principale del documento, Dirk Raiser. “Ciò richiede che le cariche siano in uno stato fondamentale ordinato che corrisponde ad una sorta di cristallizzazione cariche”.
Le celle di fotovoltaico in perovskite studiate dal team dovevano essere raffreddate in laboratorio a circa meno 35 gradi Celsius, prima che mostrassero l’effetto. Ovviamente per impiegare questi dispositivi in applicazioni pratiche è necessario che il team riesca a produrre polaroni ordinati anche a temperature più elevate. “Lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza costruite allo stato solido è ancora una sfida scientifica su cui stanno lavorando diversi team di tutto” , sottolinea il direttore della ricerca. “Oltre a ottimizzare il materiale e la progettazione delle celle, ciò comporta anche esplorare nuovi meccanismi di trasporto della carica indotta dalla luce e dei processi di conversione in energia elettrica”.
