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TECH INSIGHT
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- 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)