Il fotovoltaico si rinnova: scoperti nuovi materiali grazie al RoboMapper

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Autore - Laurea in Semiotica

05/09/2023

È stata sviluppata una rivoluzionaria piattaforma robotica che accelera la scoperta di nuovi semiconduttori per l’industria fotovoltaica, consentendo la formulazione e la disposizione di vari materiali su un unico chip con una velocità dieci volte superiore rispetto ai metodi tradizionali.

L’introduzione delle perovskiti nel campo dell’energia solare ha aperto orizzonti inimmaginabili. Tuttavia, la vastità del panorama chimico in cui operano questi nuovi materiali fotovoltaici e altri semiconduttori emergenti ha reso la ricerca estremamente problematica, sia dal punto di vista ambientale che per la sua lentezza e laboriosità. Per scoprirne di nuovi, arriva in soccorso RoboMapper, il geniale detective robotico concepito da un team di talentuosi ingegneri presso la North State University della Carolina.

I RoboMapper per trovare nuovi materiali fotovoltaici

L’innovativo RoboMapper rappresenta un sostegno decisivo, sviluppato da un team di eccellenti ingegneri presso la North State University della Carolina. Questo robot detective è una piattaforma di accelerazione dei materiali, progettata per condurre esperimenti in modo efficiente e sostenibile. Il suo scopo principale è individuare nuovi materiali fotovoltaici in grado di creare celle solari altamente efficienti.

Il professor Aram Amassian, uno dei co-autori della ricerca intitolata “Sustainable Materials Acceleration Platform Reveals Stable and Efficient Wide Bandgap Metal Halide Perovskite Alloys“, ha spiegato che il RoboMapper consente di fare dei test sui materiali in maniera molto rapida andando quindi a consentire une riduzione dei costi.

Prima di RoboMapper, alcuni tentativi di automatizzare la ricerca solare si sono basati su una sorta di catena di montaggio per la raccolta dati, con chip contenenti campioni che venivano testati uno alla volta. Tuttavia, RoboMapper è un passo avanti, poiché posiziona dozzine di campioni su ciascun chip miniaturizzato grazie all’utilizzo di moderne tecniche di stampa.

Questa approccio rende lo studio dei nuovi semiconduttori fotovoltaici quasi dieci volte più veloce rispetto alle attuali tecniche automatizzate. Un progresso straordinario nel campo della ricerca solare.

La perovskite è la più efficiente

Per dimostrare l’efficacia di RoboMapper, i ricercatori si sono concentrati sullo studio delle perovskiti e della loro stabilità, che rappresenta attualmente uno dei principali punti deboli di questa classe di materiali. Il team ha incaricato la piattaforma di creare leghe utilizzando un insieme definito di elementi. In risposta, RoboMapper ha generato campioni contenenti ben 150 diverse composizioni di leghe e ha successivamente sottoposto tali campioni a spettroscopia ottica, valutazioni strutturali a raggi X e test di stabilità.

Amassian ha spiegato che

Siamo in grado di identificare rapidamente la composizione più stabile da un possibile insieme di leghe di perovskite in un intervallo di banda target utilizzando la suite specifica di elementi a cui ci siamo limitati per questo lavoro di prova. Il materiale che abbiamo identificato utilizzando RoboMapper si è anche rivelato più efficiente nel convertire la luce in elettricità nei dispositivi a celle solari. Le nostre tecniche convenzionali hanno convalidato i risultati di RoboMapper.