Celle
fotovoltaiche al tellururo di cadmio (CdTe)
Negli ultimi decenni sono stati introdotti
e studiati vari materiali per costituire
la giunzione fotovoltaica sotto forma di
film sottile, e tra questi i più
promettenti sono risultati essere il cosiddetto
CIS (diseleniuro di indio e rame) e il CdTe
(tellururo di cadmio).
In Italia questi due tipi di celle sono
stati intensivamente studiati, negli ultimi
venti anni, dai ricercatori della Solar
Systems & Equipments, consociata di
Arendi.
Attualmente i risultati di questa ricerca
hanno dimostrato un vantaggio
sostanziale per le celle basate sul CdTe,
che risultano più facilmente riproducibili
e più adatte a una produzione di
tipo industriale a basso costo, principalmente
per la semplicità dei processi di
deposizione.
Il CdTe ha
un “gap” di energia tra banda
di conduzione e banda di valenza di circa
1,45 eV, è quindi un materiale
particolarmente adatto ad assorbire
la luce solare. Inoltre è un semiconduttore
a gap diretto, il che significa, di fatto,
che l’assorbimento
è molto più efficiente
di quanto non avvenga nel Silicio.
Il coefficiente di assorbimento per la luce
visibile è infatti maggiore di 104
cm-1 così che in pochi µm
(milionesimi di metro) di
spessore vengono assorbiti più del
90% dei fotoni incidenti.
Grazie a queste caratteristiche, nonostante
che il CdTe sia molto difficile da “drogare”
in modo artificiale, ci si può aspettare
che celle solari a base di CdTe, illuminate
con luce solare, possano arrivare ad efficienze
intorno al 20% con densità
di corrente dell’ordine di 27 mA/cm2
e fotovoltaggio maggiore di 880 mV. Valori
ovviamente ancora “teorici”.
Le ricerche condotte dai ricercatori della
Arendi hanno portato alla
realizzazione su scala di laboratorio di
celle fotovoltaiche di circa 4 cm2
di superficie con un’efficienza media
di oltre il 15%, stabili nel tempo. Il processo
di produzione utilizzato, che in alcuni
step fondamentali è completamente
originale e protetto da brevetti internazionali,
consente la fabbricazione di celle molto
stabili nel tempo, superando con successo
quello che rappresenta il vero punto critico
di questi dispositivi.
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Dalla cella al modulo
Tipicamente un modulo è
costituito da circa 60 celle/metro interconnesse
in serie per mezzo di tre tagli eseguiti
durante il processo in linea. Le singole
celle appaiono come sottili strisce (1 cm
di larghezza e un metro di lunghezza) parallele
ad un bordo del substrato e connesse in
serie le une alle altre in modo sequenziale.
Il contatto superiore della cella 1 è
connesso con il contatto inferiore della
cella 2, il contatto superiore della cella
2 è connesso con il contatto inferiore
della cella 3 e così via per tutte
le altre celle
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