Credito:Università RUDN
Un chimico della RUDN University ha sintetizzato nuovi tipi di materiali otticamente attivi con la struttura del minerale perovskite. Ha proposto un ambiente rispettoso dell'ambiente, veloce, e metodo meccanochimico facilmente riproducibile, che permette di ottenere materiali ibridi di elevata purezza, promettente per la creazione di celle solari. L'articolo è stato pubblicato sulla rivista Nanoscala .
La stragrande maggioranza dei materiali ibridi organo-inorganici utilizzati oggi nell'energia solare sono semiconduttori tridimensionali simili alla perovskite che contengono piombo nella loro struttura. Però, l'uso di tali materiali crea problemi a causa della loro tossicità. Perovskiti doppie, o "elpasoliti, " può servire come alternativa conveniente che aiuterebbe a evitare l'uso di piombo tossico.
Ad oggi, molte delle strutture teoricamente previste di perovskiti doppie non sono state sintetizzate a causa di una serie di problemi, come la formazione di sottoprodotti stabili, Per esempio, cesio, bromo, e composti di antimonio, che ha impedito il completamento della reazione. Raffaele Luca, il Direttore del centro scientifico presso l'Istituto congiunto per la ricerca chimica dell'Università RUDN, e i suoi colleghi hanno utilizzato i metodi della "chimica verde" per sintetizzare tre doppie perovskiti:Cs 2 AgBiBr 6 , MA 2 TlBiBr 6 , e Cs 2 AgSbBr 6 .
I chimici hanno utilizzato l'approccio meccanochimico, questo è, macinazione ad alta energia, che non richiede l'uso di solventi organici, e quindi è più rispettoso dell'ambiente. Gli autori dell'articolo hanno dimostrato che la bassa temperatura è un parametro critico nel processo di sintesi in un mulino a palle perché elimina la formazione di composti collaterali.
La struttura e la fase e la composizione elementare delle perovskiti ottenute sono state confermate da metodi di analisi fisico-chimica. È stata valutata anche la stabilità termica. È stato dimostrato che i materiali sintetizzati sono stabili alle alte temperature, da 300 a 500 gradi Celsius.
Per verificare le proprietà ottiche dei materiali ibridi sintetizzati, i chimici hanno misurato l'assorbimento e il potere emissivo di nuovi materiali nel campo del visibile e dell'ultravioletto. Sulla base di questi dati, i ricercatori hanno calcolato il band gap, questo è, la gamma di energie che permette di determinare la conducibilità elettrica di un materiale, in particolare, se il materiale è un semiconduttore. I valori energetici ottenuti, cioè il band gap, sono in completo accordo sia con i valori calcolati teoricamente che con quelli sperimentali, descritti in letteratura per le strutture corrispondenti.
I nuovi materiali dimostrano un'elevata stabilità; non sono state osservate variazioni nella loro struttura cristallina dopo diversi mesi di conservazione a temperatura e umidità ambiente. Il professor Luque e i suoi colleghi ritengono che il loro metodo possa essere utilizzato per sintetizzare altre doppie perovskiti, tendenti alla decomposizione in fasi stratificate che potrebbero diventare la base per la realizzazione di celle fotovoltaiche altamente efficaci prive di piombo tossico.
I materiali sintetizzati sono altamente efficienti, paragonabile alla maggior parte dei sistemi di letteratura sintetizzati ma sintetizzati in un modo molto più semplice ed ecologico che ridurrà significativamente i costi del prodotto nel materiale finale. Il futuro parlerà della loro fattibilità economica ma i materiali hanno infatti prospettive promettenti per varie applicazioni, "dice Luca.
