Lo studio, pubblicato su “Nature Communications” da un gruppo di ricercatori coordinato da Silvia Picozzi dell’istituto Cnr-Spin, in collaborazione con l’Università di Vienna e la North Carolina State University (USA), dimostra come materiali fotovoltaici avanzati abbiamo peculiari proprietà sfruttabili per una nuova generazione di dispositivi spin-opto-elettronici.
Negli ultimi anni si è assistito ad una rivoluzione nel campo dei nuovi materiali fotovoltaici, cioè materiali che convertono l’energia solare per produrre energia elettrica.
Infatti, grazie all’utilizzo di composti ibridi organici-inorganici con struttura “perovskite”, l’efficienza nella conversione dell’ energia solare in elettrica è aumentata vertiginosamente, raggiungendo quasi il 20 % in un lasso di tempo relativamente breve.
Queste perovskiti sono pertanto candidate di punta per una nuova generazione di dispositivi fotovoltaici di basso costo ed elevata efficienza, in grado di competere con l’attuale tecnologia solare al silicio. Tra gli svantaggi delle celle solari perovskitiche fin’ora realizzate, c’è la presenza di piombo, materiale tossico per l’uomo e nocivo per l’ambiente.
“Ci siamo concentrati su una particolare perovskite solare ‘ecologica’, nel senso che la sua struttura cristallina vede il piombo sostituito dallo stagno”, spiega Alessandro Stroppa, fisico dell’istituto Spin-Cnr, “Questa perovskite a base di stagno e’ stata recentemente suggerita come una promettente alternativa per energia solare pulita. La struttura è un ibrido formato da una parte inorganica intercalata con molecole organiche, che, a loro volta, posseggono un dipolo elettrico.
Il nostro studio teorico mostra che questi dipoli possono ordinarsi e dar luogo ad una polarizzazione elettrica, inducendo distorsioni ferroelettriche nel composto. A sua volta, la presenza di polarizzazione elettrica nel materiale aiuterebbe le cariche foto-generate ad essere separate e quindi influenzerebbe l’attività fotovoltaica.”
“Un altro aspetto molto interessante”, aggiunge Silvia Picozzi, cooordinatore del gruppo Cnr-Spin dell’Aquila,”sono gli stati elettronici in questo materiale, diversi a seconda del canale di spin in virtu’ di forti effetti relativistici. Pertanto, pur non essendoci nessun ordine magnetico, le perovskiti solari potrebbero essere utilizzate in spintronica, ossia l’elettronica basata sullo spin dell’elettrone (e non solo sulla sua carica). Perovskiti solari come materiali multifunzionali per eccellenza, quindi!”.