Il nuovo materiale che potrebbe generare la prossima generazione di celle solari
Il processo produce perovskiti di grandi dimensioni, più velocemente e con meno scarti
Le perovskiti, una famiglia di materiali con proprietà elettriche uniche, sono promettenti per l’utilizzo in diversi campi, tra cui le celle solari di nuova generazione. Un gruppo di scienziati della Penn State University ha creato un nuovo processo per fabbricare dispositivi di perovskite di grandi dimensioni- più efficiente in termini di costi e di tempo- di quanto fosse possibile in precedenza e che, secondo loro, potrebbero accelerare la scoperta di materiali futuri. “Il metodo che abbiamo sviluppato ci permette di creare facilmente campioni di grandi dimensioni in pochi minuti, anziché in giorni o settimane con i metodi tradizionali”, ha dichiarato Luyao Zheng, ricercatore presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali della Penn State e autore principale dello studio. “E i nostri materiali sono di alta qualità: le loro proprietà possono competere con le perovskiti a singolo cristallo” Per creare i dispositivi, i ricercatori hanno utilizzato un metodo di sinterizzazione chiamato tecnica di sinterizzazione assistita da campo elettrico e meccanico (EM-FAST). La sinterizzazione è un processo comunemente usato per comprimere polveri fini in una massa solida di materiale usando calore e pressione.
Questione di chimica per via umida
Un processo tipico per la produzione di perovskiti prevede la chimica per via umida: i materiali vengono liquefatti in una soluzione solvente e poi solidificati in film sottili. Questi materiali hanno proprietà eccellenti, ma l’approccio è costoso e inefficiente per creare perovskiti di grandi dimensioni e i solventi utilizzati possono essere tossici, hanno detto gli scienziati. “La nostra tecnica rappresenta il meglio di entrambi i mondi”, ha dichiarato Bed Poudel, professore presso la Penn State e co-autore. “Otteniamo proprietà simili a quelle di un singolo cristallo e non dobbiamo preoccuparci di limiti di dimensioni o di contaminazione o di produzione di materiali tossici”.
Secondo gli scienziati, poiché utilizza materiali secchi, la tecnica EM-FAST apre le porte all’inclusione di nuovi droganti, ingredienti aggiunti per personalizzare le proprietà del dispositivo, che non sono compatibili con la chimica umida utilizzata per produrre film sottili, accelerando potenzialmente la scoperta di nuovi materiali. “Questo apre la possibilità di progettare e sviluppare nuove classi di materiali, tra cui migliori materiali termoelettrici e solari, nonché rivelatori di raggi X e γ”, ha dichiarato Amin Nozariasbmarz, assistente alla ricerca presso la Penn State e co-autore. “Alcune applicazioni sono già note, ma poiché si tratta di una nuova tecnica per produrre nuovi materiali di perovskite alogenata con proprietà, strutture e composizioni controllate, forse in futuro ci sarà spazio per nuove scoperte”. “Prevediamo che questa perovskite FAST aprirà un’altra dimensione per la sintesi di materiali ad alta produttività, per la produzione futura di dispositivi stampati direttamente dalla polvere e per accelerare la scoperta di nuove composizioni di perovskite”, ha dichiarato Kai Wang, assistente alla ricerca presso la Penn State e co-autore.
