Sotto i riflettori lo ioduro di piombo metilammonio, uno dei materiali perovskiti più promettenti per la produzione di celle solari

Le celle solari povskite rimangono fuori produzione su scala commerciale a causa della loro instabilità e sensibilità all’umidità. Mentre sono stati fatti progressi impressionanti in quest’area e molte soluzioni sono state suggerite, gli scienziati devono ancora dire una soluzione globale.

Mentre le perovskiti ibride organico-inorganiche hanno raggiunto le più alte efficienze registrate nelle celle solari, alcuni hanno optato per lavorare con strutture di perovskite interamente inorganiche, poiché i problemi di stabilità possono essere più facili da risolvere con loro, e c’è anche il potenziale per migliorare l’efficienza. Trovare una soluzione all’instabilità del materiale che non inibisca l’efficienza di conversione è una domanda di ricerca chiave in questo campo.

Forniti di queste conoscenze, i ricercatori dell’Helmholtz Zentrum Berlin tedesco si sono diretti nel Regno Unito per condurre esperimenti al sincrotrone Diamond Light Source nell’Oxfordshire, e ottenere una migliore comprensione della struttura dello ioduro di piombo metilammonio, uno dei materiali perovskite più importanti che viene spinto verso la commercializzazione nelle celle solari.

I loro risultati, pubblicati sulla rivista Angewandte Chemie, mostrano che, contrariamente alle ipotesi precedenti, la struttura cristallina non contiene un centro di inversione, il che significa che i domini ferroelettrici, che possono avere diversi effetti positivi sull’efficienza della cella solare, possono verificarsi nel materiale.

“Un effetto ferroelettrico può verificarsi solo se la struttura cristallina non contiene un centro di inversione e, inoltre, se ha un momento polare permanente”, spiega Joachim Breternitz, del Dipartimento di Struttura e Dinamica dei Materiali Energetici all’HZB. “Il catione organico metilammonio MA+ gioca un ruolo importante in questo.” Continua a spiegare che, essendo più grande di un singolo atomo, lo ione metilammonio carico positivamente genera un momento polare con gli atomi di iodio, creando la possibilità che si verifichi la dominanza ferroelettrica.

Quando si tratta di perovskiti inorganiche, non esiste un meccanismo simile. Secondo HZB, questo potrebbe significare che la loro efficienza è fondamentalmente limitata rispetto a quella delle loro controparti ibride.

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