Tu sei qui: Home Sezioni Ricerca Linee di ricerca Materiali per ambiente ed energia Fisica chimica dei materiali per applicazioni nel fotovoltaico, nel termoelettrico e nel rilevamento

Fisica chimica dei materiali per applicazioni nel fotovoltaico, nel termoelettrico e nel rilevamento

Maurizio Acciarri, Simona Binetti, Dario Narducci

Dispositivi termoelettrici e sensori basati su silicio nanostrutturato

Il silicio è certamente il materiale in assoluto più studiato e meglio compreso, sia a livello tecnologico sia per le sue proprietà fondamentali. L’impiego di metodologie di nanostrutturazione (sia bottom-up sia top-down) consentono di estendere ulteriormente gli ambiti in cui il silicio risulta impiegabile. Negli ultimi anni sono stati infatti sviluppati metodi sia per ottenere nanofili e nanostrati di silicio sia per modificare le proprietà delle superfici di silicio per aggancio di molecole organiche. Tali metodi sono stati impiegati in ambiti tra loro diversi, tra cui il rilevamento di gas e la protezione delle superfici. L’attuale ricerca sul silicio nanostrutturato è orientata lungo due linee principali: (a) lo sviluppo di dispositivi termoelettrici basati su silicio per produrre energia elettrica da fonti di calore a bassa entalpia; e (b) la realizzazione di biosensori basati su nanofili e nanostrati di silicio mono e policristallino.

 

Narducci


Semiconduttori inorganici per applicazioni fotovoltaiche

In collaborazione con una piccola impresa è stato recentemente sviluppato un nuovo ed originale metodo per la deposizione via sputtering di film sottili di un calcogenuro (CIGS) su vetro e su substrati flessibili. Fino ad ora il processo è stato ottimizzato per film di CIGS con uno spessore di circa 2 micron ottenendo una efficienza di conversione fotovoltaica del 14 % su vetro e dell’11,9 % su substrato di acciaio inossidabile. Nell'ultimo anno è stata avviata una nuova attività di ricerca sul Cu2ZnSnS4 (CZTS) come possibile alternativa al CIGS richiednte elementi più abbondanti e meno costosi (Zn e Sn in luogo di In e Ga). Sono in corso di valutazione due principali metodiche di deposizione: lo sputtering e tecniche chimiche (ad es. il rivestimento per immersione e la pirolisi di aerosol).

Silicio per celle solari

Le proprietà dei difetti di silicio sono state studiate per più di venti anni e hanno contribuito in maniera significativa alle attuali conoscenze sulle celle solari basate su siilicio multicristallino (mc-Si). Dal 1990 il nostro gruppo è stato coinvolto in numerosi progetti europei sulle energie rinnovabili. Recentemente, in base al presupposto realistico che i moduli fotovoltaici utilizzanti wafer di silicio domineranno il mercato nel prossimo decennio, ci siamo concentrati sulla caratterizzazione di silicio di grado solare di basso costo e alto rendimento e su nuove attività per incrementare l’efficienza di raccolta della radiazione incidente impiegando la tecnica del down shifting.