Uno studio condotto da Dartmouth Engineering pubblicato nel Joule hanno riferito della scoperta di un materiale completamente nuovo ad alte prestazioni per assorbitori solari – la parte centrale di una cella solare che trasforma la luce in elettricità – che è stabile e abbondante sulla terra. I ricercatori hanno utilizzato un esclusivo metodo di screening computazionale ad alto rendimento per accelerare il processo di scoperta e sono stati in grado di valutare rapidamente circa 40.000 materiali candidati noti.
“Questo è il primo esempio nel campo del fotovoltaico in cui è stato trovato un nuovo materiale attraverso questo tipo di approccio con un follow-up sperimentale”, ha affermato Geoffroy Hautier, professore associato di ingegneria della famiglia Hodgson di Dartmouth. “La maggior parte delle persone studia uno o due materiali alla volta e noi ne abbiamo esaminati quarantamila.”
Il ricercatore di Dartmouth Zhenkun Yuan è il primo autore dello studio con coautori tra cui il ricercatore associato Yihuang Xiong, i dottorandi in ingegneria Gideon Kassa e Andrew Pike e i professori di ingegneria Hautier e Jifeng Liu, nonché ricercatori di altre otto istituzioni partner. Questa ricerca nasce da un premio che Hautier e Liu hanno ricevuto nel 2022 come parte dei 540 milioni di dollari che il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha concesso alle università e ai laboratori nazionali a livello nazionale per sviluppare tecnologie di energia pulita, compresi nuovi materiali fotovoltaici.
In laboratorio è stato confermato che il materiale dell’assorbitore solare non solo è promettente nella sua capacità di trasformare in modo efficiente la luce in elettricità, ma è anche altamente stabile sia nell’aria che nell’acqua. “Puoi pubblicarlo per sei mesi e rimarrà lo stesso”, ha detto Hautier. “Quando non devi preoccuparti dell’umidità e della contaminazione dell’aria, i costi si riducono notevolmente.”
Lo studio sottolinea che, normalmente, la ricerca di nuovi materiali solari è noiosa e lenta, con un numero enorme di opzioni da prendere in considerazione.
“Abbiamo costruito un database di materiali conosciuti – sia naturali che prodotti dall’uomo – da molto tempo”, ha spiegato Hautier. “Questo ci dà la capacità di selezionare rapidamente e prendere decisioni su ciò che può o meno essere utile. Non siamo stati in grado di effettuare lo screening per la stabilità, ma abbiamo potuto restringere il campo a circa 20 materiali solari ragionevoli, tra le migliaia e migliaia di possibilità – e dopo aver parlato con i nostri colleghi, abbiamo avuto la sensazione che questa sarebbe stata stabile.”
Il team prevede di continuare a migliorare gli strumenti per uno screening ancora migliore, nonché di esplorare l’intera famiglia di materiali che chiamano “Zintls”, il che potrebbe portare a miglioramenti e ottimizzazioni del materiale scoperto.
“Ci sono molte opportunità per caratterizzare ulteriormente questo materiale e comprenderlo meglio, ad esempio come assorbe la luce e come trasformarlo in una pellicola sottile”, ha affermato Liu, che conduce e supervisiona i test sui materiali nel suo laboratorio. “La collaborazione è fondamentale. Ci vuole un’intera comunità di pensatori e molte competenze diverse per far funzionare tutto – calcolo, sperimentazione, fabbricazione, caratterizzazione, ottimizzazione – ed è necessario mettere tutto insieme in una squadra.”
“Domani non lo avremo come pannello solare”, ha detto Hautier, “ma pensiamo che questa famiglia di materiali sia eccezionale e valga la pena considerarla”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
