EO_458

TECH INSIGHT

- ELETTRONICA OGGI 458 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2016

SOLAR CELL

cando di risolvere; fra questi, citiamo ad

esempio la sensibilità all’acqua (che impone

l’impiego di adeguate pellicole protettive), la

stabilità termica e ottica a lungo termine (da

verificare), la compatibilità con i materiali

utilizzati nei pannelli solari odierni e infine la

tossicità delle attuali formulazioni a base di

piombo, per le quali vanno ricercate compo-

sizioni alternative.

Proprio a questo proposito, nel dicembre

dello scorso anno un team internaziona-

le che coinvolge l’Istituto superconduttori,

materiali innovativi e dispositivi (Spin-Cnr)

dell’Aquila, in collaborazione con le Univer-

sità dell’Aquila e di Vienna e con la North

Carolina State University ha pubblicato su

Nature Communications i risultati di uno stu-

dio teorico computazionale sulle perovskiti

di tipo ibrido esenti da piombo, con il titolo

“Tunable ferroelectric polarization and its in-

terplay with spin–orbit coupling in tin iodide

perovskites”.

Nel comunicato stampa diramato in Italia si

legge fra l’altro che “La struttura di queste

perovskiti è un ibrido formato da una parte

inorganica intercalata con molecole organi-

che che posseggono un dipolo elettrico. Il

nostro studio teorico mostra che questi dipo-

li possono ordinarsi e dar luogo a una pola-

rizzazione che aiuta le cariche foto-generate

a separarsi, influenzando positivamente l’at-

tività fotovoltaica”.

“Infine, ci siamo focalizzati sui gradi di liber-

tà di spin, un aspetto finora poco studiato

in questi materiali, scoprendo una partico-

lare geometria della cosiddetta ‘spin-textu-

re’, che risulta controllabile con un campo

elettrico esterno. In questo materiale si po-

trebbe quindi sfruttare questa nuova funzio-

nalità di spin e ottenere dispositivi multifun-

zionali, efficienti e versatili. Queste peculiari

proprietà sarebbero ad esempio poten-

zialmente eccellenti per lo sviluppo di una

nuova generazione di dispositivi spin-opto-elettronici

(strumenti che convertono segnali elettrici in segnali

ottici e viceversa)”.

Proprio per eliminare la presenza del piombo, anche

altri laboratori stanno studiando perowskiti lead-less,

dove il piombo è sostituito ad esempio con zinco, an-

timonio o stagno. In figura 6 è mostrata ad esempio la

sezione al microscopio elettronico di una struttura che

utilizza CH3NH3SnI3. In questi studi si analizzano celle

solari a sola perowskite, non abbinata al silicio, con

una successione di strati come quella di figura 7. Si

osservi che la luce solare colpisce il vetro, che si tro-

va nella parte inferiore dell’assieme; lo strato organico

di Spiro-OMeTAD serve per il trasporto delle lacune,

mentre l’ossido di titanio provvede al trasporto degli

elettroni verso l’FTO, trasparente.

Fig. 6 – Sezione al microscopio elettronico di una struttura che utilizza CH3NH3SnI3,

pubblicata su Nature Photonics

Fig. 7 – Tipica struttura di una cella solare a perowskite (Ossila)

Fig. 5 – Struttura della cella-tandem che abbina uno strato superiore di perowskite

organica e uno inferiore di silicio (Australian National University)