Materiali per il fotovoltaico, la termoelettricità e la captazione di CO2

Silicio per celle solari

Le proprietà dei difetti nel silicio sono state studiate per più di venticinque anni con contributi sostanziali alla conoscenza odierna delle celle solari basate su silicio microcristallino. Dal 1990, il gruppo è stato coinvolto in molti progetti europei sull’energia rinnovabile. Recentemente, sulla scorta della considerazione che i moduli fotovoltaici basati su silicio domineranno il mercato nel prossimo decennio, ci siamo concentrati sulla caratterizzazione di silicio di grado solare a basso costo e alta qualità; e su nuove iniziative per costruire celle tandem ad alta efficienza cellula accoppiate con materiali a più alto gap.

Nanotecnologie per la termoelettricità
Operatore in un laboratorio di fisica

La termoelettrica consente di convertire il calore in energia elettrica senza l’uso di parti in movimento. Come tali, i generatori termoelettrici sono adatti, particolarmente quando miniaturizzati, per raccogliere il calore a bassa temperatura e per renderlo disponibile come energia elettrica a reti distribuite di sensori o ad altri dispositivi portatili. Le nanotecnologie bottom-up e top-down hanno svolto un ruolo importante nella valorizzazione dell’efficienza dei materiali termoelettrici. Negli ultimi dieci anni abbiamo sviluppato metodi per ottenere nanofili e nanofilm di silicio, e per migliorare le proprietà termoelettriche di silicio massivo mediante la precipitazione controllata di seconde fasi. La ricerca sulla termoelettricità è attualmente orientata su due linee principali: (a) dispositivi integrati termoelettrici a base di silicio che operano nella regione di temperature medie per fornire energia elettrica ai dispositivi wireless; (b) lo
sviluppo di nuovi nanocompositi misti organici-inorganici per l’utilizzo del calore corporeo in sensori portatili (indossabili).

Film sottili di semiconduttori inorganici per applicazioni fotovoltaiche

Il gruppo ha inoltre sviluppato un’esperienza nella deposizione di film sottili per applicazioni nelle celle solari. In collaborazione con una piccola azienda, abbiamo sviluppato un metodo originale per la deposizione di film sottili di calcogenuri (CIGS) su vetro e substrati flessibili, come pellicole di plastica. Questo sistema si basa su un metodo innovativo di sputtering-evaporazione che unisce i vantaggi di
entrambe le tecniche di crescita. Tale apparato di crescita permette di controllare efficacemente i rapporti composizionali anche in un processo industriale su substrati di grande estensione, rapporti che dipendono solo dalla quantità di metalli depositati durante la fase di sputtering. Inoltre, la fase di evaporazione consente il raggiungimento di profili composizionali tipici di film di CIGS cresciuti con processi a tre stadi.
Negli ultimi anni è stata considerata una possibile alternativa ai film sottili di CIGS costituita dal Cu2ZnSnS4 (CZTS) e CuMnSnS4 (CMTS) in cui elementi più abbondanti e meno costosi (come Zn e Sn) sostituiscono In e Ga. Sono in via di sperimentazione due metodi di crescita principali: sputtering e metodi chimici (es. dip-coating e sol gel).

Captazione di anidride carbonica

La ricerca nel settore energetico ha recentemente portato il gruppo ad affrontare la tematica della captazione di CO2 da fumi industriali o biogas. E’ stato sviluppato un metodo originale che impiega una soluzione chimica in grado di catturare selettivamente CO2 da miscele di gas.

Gruppo di ricerca

Laboratori

Laboratorio di Misure elettriche e spettroscopiche – Edificio U5, Piano 1, locale 1032-1034-1037
Laboratorio MIBSOLAR – Edificio U5, Piano Terra, locale T057-T067
Laboratorio Misure elettriche e Trattamenti termici – Edificio U5, Piano 1, locale 1041
Edificio U4 – Locale 101
Edificio U9 – Locale 10