Svolta nel fotovoltaico: creato in laboratorio un materiale capace di interagire con la luce

di pubblicata il , alle 16:05 nel canale Energie Rinnovabili Svolta nel fotovoltaico: creato in laboratorio un materiale capace di interagire con la luce

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.

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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.

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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.

10 Commenti
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Vul02 Settembre 2022, 17:17 #1
Con che rese? Con che stabilita'?

La perovskite ha rese ben oltre il 20% che sono incredibilemente competitive con il silicio ma manca di stabilita' a livello commerciale.
aleardo02 Settembre 2022, 17:58 #2
Grafene 2.0?
frankie02 Settembre 2022, 18:00 #3
perovkite is the new grafene.
Che poi ora è già negli anodi delle batterie commerciali.
djfix1302 Settembre 2022, 20:31 #4
intanto si dice materiale perovskitico; poi in risposta hai commenti la versione a CaTiO3 è già usata nelle celle solari, "sono in studio dal 2009 e in pochi anni hanno conseguito risultati migliori delle celle organiche e dei materiali ibridi arrivando ad un massimo rendimento, raggiunto nel 2017, del 29.5%"

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
agonauta7802 Settembre 2022, 21:32 #5
SENSAZIONALE
speriamo che il grafene non la prenda a male
aqua8403 Settembre 2022, 04:01 #6
Scusate ma mi sono limitato a leggere l articolo senza guardare eventuali fonti e non ho capito; ma quindi con questo nuovo materiale i pannelli fotovoltaici produrranno più energia e saranno più economici oppure produrranno più energia ma saranno più cari di quelli attuali?
qwerty_8403 Settembre 2022, 10:44 #7
scoperta fondamentale per il fituro, ma il silicio rimane uno degli elementi più diffusi sulla crosta terrestre e difficilmente verrà sostituito
marantz05 Settembre 2022, 10:09 #8
Ottimo per ricaricare gli smartwatch durante le sedute di lampade abbronzanti!
HW202105 Settembre 2022, 12:53 #9
Questa si che è una bellissima notizia.

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.
maxsin7205 Settembre 2022, 14:20 #10
La direzione giusta è questa, comunque, anche solo mettere il fotovoltaico su tutti gli edifici industriali e civili che non siano di interesse storico associati a degli accumulatori, contribuirebbe notevolmente a farci fare un enorme passo verso l'indipendenza energetica.

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