Svolta nel fotovoltaico: creato in laboratorio un materiale capace di interagire con la luce
di Giulia Favetti pubblicata il 02 Settembre 2022, alle 16:05 nel canale Energie Rinnovabili
Un team di ricercatori americani ha perfezionato un nuovo materiale solare cristallino con un campo elettrico incorporato in grado di creare energia dal Sole senza essere "drogato"
Ogni settore ha il suo Santo Graal e quello del fotovoltaico si chiama fotovoltaico ferroelettrico; per anni la ricerca si è ritrovate in strade senza uscita lastricate di fallimenti, finché un team di scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell’Energia, in collaborazione con l’Università di Berkeley, non ha individuato una perovskite con proprietà ferroelettriche e, partendo da qui, ha creato un nuovo materiale.
Si definisce "ferroelettrico" un materiale dotato di polarizzazione spontanea commutabile, in grado quindi di produrre elettricità in modo autonomo; nelle celle solari per far si che l'irradiamento solare venga convertito in energia è necessaria la presenza di un campo elettrico che separi le cariche positive da quelle negative.
L’industria del settore ottiene questo campo "drogando" i semiconduttori con sostanze chimiche in modo che uno strato del dispositivo porti una carica positiva e un altro strato una carica negativa; questo stratagemma permette agli elettroni di fluire dal lato negativo a quello positivo, e garantire la produttività dell'impianto.Come è facile intuire però questo processo comporta costi di produzione in aumento a mano a mano che i processi produttivi diventano più lunghi e complessi.
Nel fotovoltaico ferroelettrico, d'altra parte, il semiconduttore è naturalmente dotato un campo elettrico incorporato e non ha quindi bisogno di alcuna aggiunta a livello chimico: il materiale creato a Berkley si compone di cesio e germanio – il CsGeBr3 o CGB – ed è anche una perovskite ad alogenuri senza piombo. "Se riesci a immaginare un materiale solare senza piombo che non solo raccolga energia dal sole, ma abbia anche il vantaggio aggiuntivo di avere un campo elettrico formato naturalmente e spontaneamente, le possibilità nell’industria fotovoltaica e dell’elettronica sono piuttosto eccitanti", ha affermato Peidong Yang, co-autore della ricerca pubblicata sulla prestigiosa rivista Science Advances.
Basterebbe questo per definire la scoperta epocale, il composto aveva altro da mostrare: durante i test sulle misurazioni della fotoconduttività i ricercatori hanno infatti scoperto che l’assorbimento della luce nel materiale è sintonizzabile ed in grado di spaziare fra lo spettro visibile a quello degli ultravioletti, ovvero radiazioni elettromagnetiche invisibili all'occhio umano fortemente ionizzanti e con un grande potere fotoelettrico.
Un aspetto estremamente raro nel fotovoltaico ferroelettrico e che rende la scoperta ancora più eccezionale.
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10 Commenti
Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - infoLa perovskite ha rese ben oltre il 20% che sono incredibilemente competitive con il silicio ma manca di stabilita' a livello commerciale.
Che poi ora è già negli anodi delle batterie commerciali.
ora vale la pena trovare efficenze più alte con altre versioni? Sì certamente e se la percentuale aumenta anche grazie ad un po di UV meglio!
mi preoccupa l'uso intenso di Cesio non so quanto ce ne sia in giro...l'82% delle riserve estratte è in Canada
speriamo che il grafene non la prenda a male
Anche se per ora sono si tratta solo di esperimenti di laboratorio, intravedo nel futuro non solo l'applicazione nei pannelli solari, ma in generale in tutta l'elettronica analogica e digitale, immaginate per esempio i transistor ... non saranno più necessarie le alimentazioni ausiliarie per polarizzarli questo sia per i circuiti amplificatori e sia per i circuiti di commutazione che sono alla base della moderna elettronica digitale
Il nome transistor è più che mai un nome azzeccato che non è tanto sinonimo di amplificazione ma di resistore variabile tramite un segnale. in altre parole si parla impropriamente di amplificazione ... per esempio un amplificatore con transistor BJT in configurazione ad emettitore comune richiede un'alimentazione ausiliaria per polarizzare le giunzioni collettore-base, base-collettore, collettore emettitore sicché un segnale in ingresso alla base fa variare la corrente di collettore-emettitore prodotta dall'alimentazione di polarizzazione
Immaginate che figata un amplificatore senza alimentazioni ausiliare per polarizzare? i circuiti sarebbero decisamente più semplici e meno costosi
Resta solo l'incertezza che questi tipi di materiale siano capaci di rapide commutazioni perché per esempio questo è fondamentale nei processori, nelle memorie, nelle commutazioni seriali o parallele ecc. ecc.
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