L'AQUILA. L’energia alternativa prodotta dal fotovoltaico può essere ancora più pulita. Negli ultimi anni si è assistito a una rivoluzione nel campo dei nuovi materiali fotovoltaici, cioè materiali che convertono l'energia solare per produrre energia elettrica. Grazie all'utilizzo di composti ibridi organici-inorganici (sintetizzati in laboratorio) con struttura "perovskite", che in natura è un minerale, l'efficienza nella conversione dell'energia solare in elettrica è aumentata raggiungendo quasi il 20% in un lasso di tempo breve.

Queste “perovskiti” sono le candidate di punta per una nuova generazione di dispositivi fotovoltaici di basso costo ed elevata efficienza, in grado di competere con l'attuale tecnologia solare al silicio. Ma le celle solari perovskitiche finora realizzate, hanno lo svantaggio di contenere piombo, materiale tossico per l'uomo e nocivo per l'ambiente.

A fare un passo avanti, quasi rivoluzionario, in questo campo è stato un team internazionale di scienziati che coinvolge l'Istituto superconduttori, materiali innovativi e dispositivi (Spin-Cnr) dell'Aquila in collaborazione con l’Università dell’Aquila, con l'Università di Vienna e la North Carolina State University: team coordinato da Silvia Picozzi dell'istituto Cnr-Spin e del quale fa parte anche il ricercatore originario di Città Sant’Angelo e da anni residente ad Avezzano Alessandro Stroppa, fisico del Cnr e docente a contratto del Mesva (Dipartimento di medicina clinica, sanità pubblica, scienze della vita e dell'ambiente) dell’ateneo aquilano.

La ricerca è stata pubblicata su "Nature Communications" e dimostra come materiali fotovoltaici avanzati abbiamo peculiari proprietà sfruttabili per una nuova generazione di dispositivi spin-opto-elettronici nei quali si possono usare sia proprietà magnetiche, sia fotovoltaiche. Certo, siamo ancora a un livello di studio, e questo materiale non è ancora efficiente come il silicio, «ma lo diventerà presto», assicurano i ricercatori.

Primo autore della ricerca, che può in un futuro non troppo lontano avere ricadute positive sull'ambiente, è Stroppa che già in passato ha studiato materiali simili (ibridi organici e inorganici), anche in collaborazione con illustri istituti di ricerca, fra i cui nomi noti spicca il Nobel per la Chimica, Harold Kroto. Lo scienziato inglese è tra i coautori di uno dei lavori di recente portati avanti da Stroppa e pubblicati su riviste internazionali.

Stroppa, classe ’76 (tra l’altro un ex “cervello in fuga”), è colui che ha dato l’avvio allo studio di queste particolari proprietà fotovoltaiche. «L’idea è maturata nel tempo, già in passato ho potuto studiare materiali simili», spiega, «lo stimolo è arrivato dal tentativo di raggiungere un fotovoltaico che generi energia alternativa veramente pulita. Il nostro studio era mirato a cercare un'alternativa sostenibile sia alle celle solari fatte di silicio, i cui costi sono elevati a causa dei complessi metodi di fabbricazione, sia alle perovskiti ibride finora studiate, meno costose ma tossiche per l'uomo e per l'ambiente per via del piombo in esse contenuto. Nelle nostre simulazioni al computer, abbiamo in pratica studiato una nuova perovskite ibrida e non contenente piombo. Impiegando queste perovskiti per convertire energia solare in elettrica, avremmo quindi energia doppiamente pulita, da una parte perché solare e, dall'altra, perché ottenuta con un composto non contenente piombo».

A rendere interessante agli occhi dei ricercatori queste perovskiti è, in particolare, la loro struttura elettronica.

Un altro aspetto finora poco studiato in questi materiali è il grado di libertà di spin, che ha portato invece il gruppo di ricercatori a scoprire una particolare geometria della cosiddetta “spin-texture”, che permetterebbe, appunto, di implementare funzionalità magnetiche insieme a quelle fotovoltaiche. «Si può quindi sfruttare questa nuova funzionalità di spin e ottenere dispositivi multifunzionali efficienti e versatili», aggiunge Stroppa, «queste proprietà delle perovskiti sarebbero, appunto, potenzialmente eccellenti per lo sviluppo di una nuova generazione di dispositivi spin-opto-elettronici, ossia gli strumenti che convertono segnali elettrici in segnali ottici-fotoni e viceversa. Come i led», chiarisce Stroppa.

I ricercatori si sono dunque concentrati su una su una particolare perovskite solare “ecologica”, la cui struttura cristallina vede il piombo sostituito dallo stagno. Oggi esiste, finalmente, una valida alternativa per produrre energia solare pulita.

©RIPRODUZIONE RISERVATA