Una corsia preferenziale per la ricerca di nuovi materiali fotovoltaici
(Rinnovabili) – La perovskite è stata eletta dalla ricerca solare come il sacro Graal del settore. Ma quali dei tanti cristalli ottenibili in laboratorio è il migliore per realizzare celle e moduli commerciali? La domanda trova in parte risposta nel lavoro svolto dagli scienziati Shijing Sun e Tonio Buonassisi che assieme ad altri 16 colleghi ha creato un sistema semplificato per la sintesi e l’analisi dei materiali fotovoltaici in grado di lavorare con velocità 10 volte maggiori rispetto al passato.
Le perovskiti sono un’ampia classe di ossidi artificiali simili per struttura chimica al minerale naturale. Questi composti possono possedere, a seconda della composizione, importanti proprietà chimiche ed elettriche in grado di renderli interessanti per un ampio numero di industrie oltre a quella fotovoltaica. Tuttavia delle oltre mille formulazioni utili previste sul piano teorico (su più di un milione di combinazioni possibili), finora solo una piccola parte è stata prodotta sperimentalmente.
“È necessario accelerare la sintesi di nuovi materiali fotovoltaici”, afferma Buonassisi. “Ma il tipico processo di sviluppo può richiedere anche 20 anni, con significativi costi in conto capitale”. Ecco perché, fin dall’inizio, l’obiettivo del gruppo è stato quello di ridurre i tempi a meno di 2 anni.
In sostanza, i ricercatori hanno sviluppato un sistema che consente di realizzare e testare in parallelo un’ampia varietà di perovskiti. Per gli esperimenti, il team ha selezionato una varietà di composizioni diverse, ognuna delle quali è stata miscelata in soluzione e quindi depositata su un substrato, dove ha cristallizzato in un film sottile. Quest’ultimo è stato quindi esaminato utilizzando la tecnica della diffrazione a raggi X, che può rivelare dettagli su come gli atomi sono disposti nella struttura cristallina. Grazie all’impiego di una rete neurale i vari modelli di diffrazione sono stati classificati in pochi minuti. I test hanno valutato sino ad oggi 75 formulazioni diverse in circa un decimo del tempo. Tra queste, due composizioni (in cui non è presente il piombo) mostrano proprietà promettenti per le celle solari ad alta efficienza.