Uno studio della North Carolina State University ha individuato un modo per rendere più stabili le celle solari in perovskite guidando gli ioni che si spostano all’interno del materiale
Un team di ricerca dell’Università della North Carolina potrebbe aver individuato la strada che renderà le celle solari in perovskite più stabili: guidando gli ioni nei loro movimenti all’interno della struttura cristallina del materiale, infatti, è possibile migliorarne le prestazioni.
La loro scoperta è stata pubblicata sulla rivista Nature Materials.
Celle in perovskite più stabili
La perovskite è un materiale in grado di assorbire la luce e per questo viene utilizzato nella produzione fotovoltaica, anche perché è in grado di offrire prestazioni migliori del silicio e quindi pannelli più efficienti e più economici. Il problema è che non garantisce stabilità. I perovskiti sono ossidi di metalli ionici: quando viene applicata una tensione al materiale, gli ioni presenti al loro interno si spostano e il loro movimento altera la chimica e la struttura in cui sono inseriti.
Il movimento non può essere evitato o almeno, non abbiamo ancora le competenze scientifiche per farlo, ma può essere invece indirizzato, facendo in modo di “limitare i danni” e rendere quindi le celle solari realizzate in perovskite più stabili, come ha spiegato Aram Amassian, professore di scienza dei materiali e ingegneria e co-autore dello studio: “Non abbiamo trovato un modo per impedire agli ioni di muoversi attraverso i materiali di perovskite, ma abbiamo scoperto che è possibile indirizzare questi ioni in un condotto sicuro che non comprometta l’integrità strutturale o le prestazioni del materiale”.
Come si rendono più stabili le celle in perovskite?
È possibile indirizzare il movimento degli ioni interni alla struttura delle perovskiti partendo dai cosiddetti “bordi di grano”, piccoli difetti nel reticolo della struttura cristallina, che si creano tra i diversi cristalli non perfettamente allineati. Il team di scienziati ha scoperto che i grani della struttura sono protetti in maniera più efficace quando il movimento degli ioni riguarda i bordi; le celle solari in perovskite sono quindi meno stabili quando questi bordi dei grani sono deboli e il movimento degli ioni si verifica nei grani.
Come è possibile indirizzare gli ioni? “Esistono tecniche consolidate che possiamo utilizzare per progettare i cristalli e i loro bordi di grano“, ha spiegato Amassian “Ora possiamo utilizzare questi approcci per proteggere i grani […] In breve, ora sappiamo cosa è necessario fare per creare perovskiti molto più stabili”.
