Descrizione del modulo "Materiali e processi avanzati per celle fotovoltaiche (MD.P05.005.004)"

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  • Descrizione del modulo "Materiali e processi avanzati per celle fotovoltaiche (MD.P05.005.004)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La ricerca svolta risponde alla necessità, ormai non più rinviabile, di ridurre l'impatto ambientale della produzione di energia mediante sistemi svincolati dall'uso massiccio di petrolio e suoi derivati. Tuttavia il successo della tecnologia fotovoltaica è legato alla riduzione continua e drastica dei costi in modo da rendere l'accesso possibile ad un vasto pubblico di utenti. In questo modo s'instaurerà un circolo virtuoso tra investimenti in ricerca e guadagno ricavato dall'incremento del mercato. (literal)
Tematiche di ricerca
  • 1) Realizzazione di celle fotovoltaiche a bassa temperature mediante inductively coupled plasma deposition 2) Studio delle proprietà ottiche e interazione con la luce di particelle di Si 3) funzionalizzazione di nanoparticelle di Si (literal)
Competenze
  • Nel gruppo di ricerca sono presenti rilevanti e approfondite competenze nei seguenti campi: Deposizione di materiali per deposizione chimica da fase vapore (CVD), sputtering DC in ambiente sia inerte sia reattivo, processi d'irraggiamento con laser IR, caratterizzazione mediante diffrazione a raggi X, riflettometria X e EXAFS e caratterizzazione mediante microscopia in trasmissione sia con tecniche tradizionali sia con tecniche in alta risoluzione e spettroscopiche, caratterizzazione ottica di materiale mediante fotoluminescenza, spettroscopia raman ed ellissometria spettroscopica. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Tutte le tematiche di ricerca corrispondono ad una precisa richiesta da parte di industrie di studiare processi innovativi in grado di sopperire alle attuali limitazioni delle celle fotovoltaiche in termini di efficienza e costo. I processi che intendiamo studiare sono infatti d'avanguardia ma, in linea di principio, totalmente compatibili con gli attuali processi produttivi delle industrie del settore. (literal)
Obiettivi
  • S'intende studiare le proprietà di ottiche di nanoparticelle cristalline di Si che svolgono il ruolo di amplificatori, centri di scattering ed emettitori di luce in funzione della loro dimensione e forma. Le particelle possono essere eventualmente drogate. Tutti i processi di realizzazione devono essere compatibili con l'uso di substrati a basso costo e quindi avvenire a temperatura inferiore a 100°C. (literal)
Stato dell'arte
  • Realizzare celle fotovoltaiche con tecnologie a basso costo mantenendo la temperatura di processo più bassa possibile offre la possibilità di integrare questi dispositivi su substrati a bassissimo costo quali i materiali polimerici. Sebbene l'uso di QD incrementi l'efficienza di conversione, l'integrazione in celle FV non è semplice poiché è necessario utilizzare una temperatura di processo elevata per la separazione di fase che a priori esclude l'uso di materiali a basso costo. La sintesi di nanocristalli di Si in plasma sembra una strada molto promettente ma richiede un intenso studio sia delle proprietà ottiche ma anche di quelle elettriche e strutturali del materiale affinché si possa raggiungere l'obiettivo di integrarli in dispositivi per la fotonica e il fotovoltaico. (literal)
Tecniche di indagine
  • Sistema di deposizione tramite sputtering DC per deposizione di strati metallici in ambiente non reattivo e di ossidi in ambiente reattivo di ossigeno. Sistema per processi termici ad alta temperatura al millisecondo mediante irraggiamento con laser IR. Sistema di deposizione a bassa temperatura mediante sorgente Inductively Coupled Plasma (ICP). Diffrattometro a raggi X ad alta risoluzione angolare (HR-XRD) per la caratterizzazione di materiali nano e policristallini, amorfi e cristallini, sia sottili che spessi. Microscopio elettronico in alta risoluzione con filtro in energia per analisi strutturali e chimiche ed a scansione di sonda. Spettrometro raman con sorgente di 632nm. Ellissometro spettroscopico nell'intervallo 193-3200nm con geometria teta-2teta, moncromatore e posizione verticale del campione particolarmente adatto all'analisi di campioni trasparenti (literal)
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