Gli scienziati giapponesi hanno trovato un nuovo modo per rilevare l'efficienza dei semiconduttori di cristallo. Per la prima volta in assoluto, il team ha utilizzato un tipo specifico di spettroscopia di fotoluminescenza, un modo per rilevare la luce, caratterizzare i semiconduttori. L'energia luminosa emessa è stata utilizzata come indicatore della qualità del cristallo. Questo metodo culmina potenzialmente in diodi emettitori di luce (LED) e celle solari più efficienti. Inoltre, potrebbe inaugurare molti altri progressi nell'elettronica.

La ricerca, pubblicato in Materiali APL il 31 luglio, 2019, coinvolge cristalli chiamati perovskiti ad alogenuri di piombo, tipi unici di materiali con strutture efficienti per le prestazioni delle celle solari. I cristalli sono costituiti da un materiale organico intrecciato con uno inorganico. Le perovskiti sono materiali semiconduttori che hanno molte applicazioni. Sono più efficienti e molto più facili ed economici da realizzare rispetto alle celle solari commerciali standard.

Per di più, questi promettenti cristalli potrebbero anche portare a nuovi display elettronici, sensori e altri dispositivi attivati ​​dalla luce, portando una maggiore efficienza a un costo inferiore ai produttori di optoelettronica che sfruttano la luce. Inoltre, questi cristalli hanno il potenziale per raccogliere l'energia solare. La maggior parte delle celle solari sono realizzate con cristalli di silicio, un materiale relativamente semplice ed efficace da elaborare. Però, È probabile che i dispositivi basati su perovskite offrano efficienze di conversione più elevate rispetto al silicio.

"Per l'ulteriore sviluppo di dispositivi a base di perovskite, è essenziale valutare quantitativamente l'efficienza assoluta in cristalli di perovskite di alta qualità senza assumere alcun modello fisico predefinito è di particolare importanza, " ha detto l'autore corrispondente Kazunobu Kojima, Professore Associato presso l'Università di Tohoku, Giappone. "Il nostro metodo è nuovo e unico perché i metodi precedenti si basavano sulla stima dell'efficienza mediante analisi della fotoluminescenza dipendenti dal modello".

Comprendere la fotoluminescenza è importante per la progettazione di dispositivi che controllano, generare o rilevare la luce, comprese le celle solari, LED e sensori di luce. Finora, questi rilevamenti si sono in gran parte basati sulla modellazione teorica come un modo per prevedere l'efficienza dei semiconduttori a base di perovskite. Per questa ricerca, gli autori hanno implementato una tecnica che avevano originariamente proposto nel 2016 chiamata spettroscopia di fotoluminescenza omnidirezionale o "spettroscopia ODPL". La procedura è contactless, metodo non distruttivo per sondare la struttura elettronica dei cristalli da tutte le direzioni, consentendo loro di quantificare facilmente e rapidamente le proprietà dei cristalli.

Un importante passo successivo è implementare la spettroscopia ODPL per studiare diversi tipi di materiali perovskite. Ciò può portare a una migliore comprensione dei semiconduttori a base di cristalli e di quelli più efficienti. Gli autori affermano che i loro studi futuri si concentreranno sia sull'aumento dell'efficienza dei cristalli sia sulla garanzia che sia unificata in tutte le aree dei materiali.