Realizzata un'innovativa piattaforma robotica che permette di velocizzare di 10 volte la ricerca di nuovi semiconduttori per il fotovoltaico, formulando e pallettizzando diversi materiali su uno stesso chip
Alla ricerca del materiale fotovoltaico perfetto
(Rinnovabili.it) – L’avvento delle perovskiti nel settore dell’energia solare ha aperto le porte ad infinite possibilità. Ma il vasto spazio chimico in cui si muovono questi nuovi materiali fotovoltaici e altri semiconduttori emergenti, ha reso la ricerca insostenibile dal punto di vista ambientale, oltre che lenta e faticosa. Il processo tradizionale richiede infatti la preparazione manuale di un campione che deve poi essere testato in più passaggi e utilizzando strumenti diversi. Ciò comporta il posizionamento, l’allineamento e la calibrazione di ogni unità testata.
In aiuto arriva RoboMapper, il robot detective creato da un team di ingegneri della North State University della Carolina. Di cosa si tratta? Di una piattaforma di accelerazione dei materiali in grado di condurre esperimenti in modo più efficiente e sostenibile. Il suo compito è identificare nuovi materiali fotovoltaici con cui realizzare celle solari efficienti. “RoboMapper ci consente di condurre test sui materiali più rapidamente, riducendo anche i costi e le spese energetiche generali. Rendendo l’intero processo più sostenibile“, afferma il professore Aram Amassian, co-autore della ricerca, “Sustainable Materials Acceleration Platform Reveals Stable and Efficient Wide Bandgap Metal Halide Perovskite Alloys“.
Nuovi materiali fotovoltaici, RoboMapper li testa 10 volte più velocemente
Non si tratta del primo tentativo di facilitare la ricerca solare. Negli ultimi anni il processo è stato parzialmente automatizzato impiegando una sorta di catena di montaggio per la raccolta dei dati attraverso cui far muovere chip contenenti i campioni. Ma la tecnica prevede il passaggio e test di un solo materiale alla volta.
RoboMapper compie un passo avanti, posizionando dozzine di campioni su ciascun chip e miniaturizzando i materiali con l’aiuto della stampa moderna. “Esegue ancora ogni fase del processo di raccolta dei dati, ma lo fa per più materiali in parallelo, risparmiando tempo ed energia”, afferma Amassian. Ciò rende lo studio dei nuovi semiconduttori fotovoltaici quasi 10 volte più veloce delle attuali tecniche automatizzate.
La perovskite più efficiente
Per dimostrare l’utilità di RoboMapper, gli scienziati si sono concentrati sulle perovskiti e sulla loro stabilità (ad oggi il punto debole maggiore di questa classe di materiali). Il team ha incaricato la piattaforma di creare leghe utilizzando un insieme definito di elementi. RoboMapper ha quindi realizzato campioni con 150 diverse composizioni di leghe e condotto spettroscopia ottica e valutazioni strutturali a raggi X e test di stabilità di tali campioni.
“Siamo in grado di identificare rapidamente la composizione più stabile da un possibile insieme di leghe di perovskite in un intervallo di banda target utilizzando la suite specifica di elementi a cui ci siamo limitati per questo lavoro di prova”, afferma Amassian. “Il materiale che abbiamo identificato utilizzando RoboMapper si è anche rivelato più efficiente nel convertire la luce in elettricità nei dispositivi a celle solari. Le nostre tecniche convenzionali hanno convalidato i risultati di RoboMapper“. Lo studio è stato pubblicato il 25 luglio sulla rivista Matter (testo in inglese).
