Fotovoltaico ferroelettrico: cos’è e come funziona

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09/09/2022

Un team di scienziati degli Stati Uniti è riuscita a realizzare un nuovo materiale cristallino a partire da un materiale con proprietà ferroelettriche appartenente alla famiglia della perovskite. La scoperta potrebbe rappresentare una svolta fondamentale nella creazione di celle fotovoltaiche ferroelettriche.

Energia, Solare

Un gruppo di scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell’Energia, in collaborazione con l’Università di Berkeley, hanno individuato un nuovo materiale cristallino che potrebbe rappresentare una svolta fondamentale nella realizzazione del fotovoltaico ferroelettrico.

Il team di ricercatori ha scoperto una perovskite con proprietà ferroelettriche e a partire da questo tipo di minerale sono riusciti a creare un nuovo materiale con un campo elettrico incorporato, che potrebbe consentire una produzione più semplice delle attuali celle solari.

Fotovoltaico ferroelettrico: cos’è

Celle, Solari

Con l’espressione ferroelettrico si fa riferimento a un materiale dotato di polarizzazione spontanea commutabile che consente di produrre elettricità in modo autonomo. Nelle attuali celle solari per fare in modo che la radiazione solare venga convertita in energia è necessaria la presenza di un campo elettrico che separi le cariche positive da quelle negative. Tuttavia, questo processo determina dei costi rilevanti nella produzione dei pannelli fotovoltaici.

La particolarità del fotovoltaico ferroelettrico è che il semiconduttore è già dotato un campo elettrico incorporato, senza bisogno di drogaggio, ossia dell’aggiunte ai semiconduttori pure di piccole percentuali di atomi, i quali fanno si che uno strato porti una carica positiva e un altro strato una carica negativa.

Come funziona il materiale creato per il fotovoltaico elettrico

Pannelli, Solari

Il nuovo materiale coltivato nei laboratori della Berkeley è un composto di cesio e germanio – il CsGeBr3 o CGB – ed è anche una perovskite ad alogenuri senza piombo.

Peidong Yang, co-autore della ricerca pubblicata sulla rivista Science Advances, ha dichiarato:

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.