(Phys.org) -- Alcuni ricercatori europei hanno sviluppato un semplice metodo termodinamico per prevedere se una sostanza può resistere alle alte temperature normalmente coinvolte nella produzione di film sottili per dispositivi fotovoltaici. Il nuovo approccio potrebbe aiutare gli scienziati nella ricerca di materiali energetici migliori. Jonathan Scragg dell'Università di Uppsala, Svezia, e i suoi colleghi dell'Università di Bath, UK, e l'Università del Lussemburgo presentano i loro risultati in ChemPhysChem .
"Ci sono molte cose da considerare quando si cerca il materiale ideale in una cella solare", dice Scragg. "Deve essere molto efficace nel convertire la luce in elettricità, non dovrebbe contenere alcun raro, materie prime costose o pericolose, e deve essere facile da fabbricare con alta qualità". Tuttavia, la maggior parte delle tecnologie esistenti per le celle solari a film sottile inorganico non al silicio si basa su sostanze tossiche, come il tellururo di cadmio (CdTe), o sostanze relativamente rare, come il seleniuro di rame indio e gallio (CIGSe). Molti ricercatori in tutto il mondo sono quindi alla ricerca di materiali alternativi per superare queste limitazioni. "Siamo di fronte a un problema enorme", dice Scragg. "La natura ha fornito un numero così elevato di materiali diversi che è impossibile testarli tutti. Descriviamo un metodo che può semplificare enormemente questo problema".
Durante il processo di fabbricazione, i materiali delle celle solari devono essere riscaldati a temperature elevate, in una fase chiamata ricottura, in modo che possano cristallizzare con la qualità richiesta. Però, molti materiali non possono tollerare queste alte temperature senza rompersi, che li rende fondamentalmente inadatti. Scragg e collaboratori hanno ora trovato un modo per determinare in anticipo se una sostanza sarà in grado di resistere o meno alle alte temperature incontrate nel processo di fabbricazione. Hanno previsto le reazioni che si verificano durante il trattamento termico di strati di diversi composti semiconduttori multinari su diversi substrati e hanno dimostrato che le condizioni di ricottura possono essere controllate per massimizzare la stabilità e la qualità dei materiali.
Gli scienziati hanno studiato diverse sostanze, come CIGSe, seleniuro di rame zinco stagno (CZTSe), e altri semiconduttori ternari e quaternari meno conosciuti. Scragg ritiene che il nuovo approccio sarà di grande aiuto nella ricerca di materiali assorbenti migliori:"Ci sono molti materiali alternativi là fuori, alcuni dei quali sono molto promettenti e alcuni potrebbero non soddisfare mai le esigenze della cella solare. Poche di queste alternative ricevono mai il tempo e le risorse necessarie per svilupparle a un livello sufficientemente elevato. Invece di concentrarci su un singolo materiale, adottiamo un approccio più ampio, fornire un metodo per determinare quali materiali sono potenzialmente utili, e che hanno dei limiti fondamentali", lui dice.
