Celle solari senza piombo, un gruppo di ricerca ha messo a punto un nuovo materiale di perovskite

I ricercatori dell'Università Amar Thlidji, in Algeria, hanno condotto uno studio teorico per indagare le proprietà del materiale di perovskite noto come KGeCl3, e verificare se possa essere utilizzato nel settore delle fonti di energia rinnovabile.

I test hanno messo in luce i punti di forza del materiale, quali un semiconduttore con bandgap diretto con energie di bandgap di 0,92 eV, 1,26 eV e 1,88 eV rispettivamente per le fasi cubica, tetragonale e ortorombica.

"KGeCl3 è uno di quei composti che possono essere prodotti in laboratorio e finora non è stato scoperto in natura", ha dichiarato l'autore corrispondente della ricerca, Mohammed ElSaid Sarhani, a pv megazine.

Sarhani e i suoi colleghi si sono avvalsi del software WIEN2k, che consente agli utenti di eseguire calcoli sulla struttura elettronica dei solidi utilizzando la teoria del funzionale della densità (DFT), Questo è un approccio di simulazione atomistica quantomeccanica per analizzare un'ampia varietà di proprietà di quasi ogni tipo di sistema atomico, comprese molecole, cristalli, superfici, e dispositivi elettronici.

WIEN2k ha quindi permesso di analizzare le caratteristiche elettroniche, elastiche, ottiche e termoelettriche del Perovskite KGeCl3 nelle sue fasi cubica, tetragonale e ortorombica; i risultati dello studio - "AB-INITIO study of electronic, mechanical, optical and thermoelectric properties of KGeCl3 for photovoltaic application" - sono stati pubblicati su Heliyon,

"Il DFT è particolarmente adatto per i sistemi di grandi dimensioni, il che lo rende prezioso per lo studio di molecole complesse", hanno sottolineato gli scienziati, spiegando di aver utilizzato anche la teoria del trasporto di Boltzmann (un approccio che consente la descrizione del trasporto degli elettroni in materiali con una struttura a bande complessa) per valutare le proprietà termoelettriche del materiale perovskite.

Attraverso la loro analisi, i ricercatori hanno scoperto che la perovskite KGeCl3 ha strutture stabili in tutte e tre le configurazioni e "buone" proprietà elastiche.

"Secondo il calcolo della struttura della banda elettronica, la perovskite KGeCl3 è un semiconduttore con bandgap diretto con energie di bandgap di 0,92 eV, 1,26 eV e 1,88 eV rispettivamente per le fasi cubica, tetragonale e ortorombica", hanno anche affermato. "Ciò implica che il materiale potrebbe essere utilizzato in applicazioni optoelettroniche, compresi i dispositivi fotovoltaici".

Sarhani ha anche messo in luce un punto “debole” del nuovo materiale, più costoso di altri, vista la presenza di germanio al suo interno. "Ma il costo di produzione di questo tipo di materiale è più economico rispetto ad altri materiali, grazie alla facilità e alle condizioni della sua produzione", ha sottolineato. "Non richiede pressioni elevate o un elevato grado di purezza. Inoltre, il suo protocollo di produzione è facile e semplice".

Gli scienziati hanno concluso affermando che la perovskite KGeCl3 può essere utilizzata nelle celle solari e dispositivi optoelettronici che attualmente si basano sulla perovskite-piombo.