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Visualizza la versione completa : Celle FV di TERZA generazione per raggiungere il 40%



ElettroRik
15-12-2006, 22:42
Le nanotecnologie: vanno sotto questo nome le attivit&agrave; tecnologiche che hanno per oggetto la manipolazione di materiali aventi dimensioni piccolissime, appunto dell’ordine del nanometro (10-9m), cioè del miliardesimo di metro o del milionesimo di millimetro.Limitandoci a considerare i materiali semiconduttori, si osserva che particelle di dimensioni nanometriche contengono un numero di atomi dell’ordine di 10-100 unit&agrave;. Questi agglomerati atomici conservano la loro struttura cristallina e per questo vengono chiamati nanocristalli. Tuttavia, l’applicazione della meccanica quantistica porta in questo caso a significative differenze nella determinazione degli stati energetici permessi agli elettroni di valenza rispetto alla situazione dello stesso materiale quando è in forma massiccia.<br><br>E’ ancora presente una struttura di bande, ma i livelli energetici all’interno della banda sono tra loro separati. Tra le varie conseguenze, questo fatto porta a un allargamento della banda proibita, cosicché il nano cristallo, anche se da un punto di vista chimico è sempre costituito dallo stesso materiale, possiede propriet&agrave; optoelettroniche abbastanza diverse. Per esempio, tutti sanno che il silicio ha una banda proibita di 1.1 elettronvolt (eV): ebbene il suo corrispettivo come nanocristallo può arrivare fino 1.5 eV. Il fatto interessante è che la larghezza della nuova banda proibita dipende dalle dimensioni del nanocristallo, cioè dal numero di atomi che lo costituiscono. Si ha, cioè, la possibilit&agrave; pratica di modulare (entro certi limiti) le propriet&agrave; optoelettroniche dei semiconduttori di partenza mediante il controllo delle dimensioni dei nanocristalli. Diviene così possibile progettare una nuova serie di materiali dalle propriet&agrave; fisiche adattabili alle esigenze della tecnologia. Per l’uso strumentale che fa della meccanica quantistica, nasce la cosiddetta «ingegneria quantistica dei materiali», più brevemente indicata come «ingegneria delle bande». Dal momento infine che il comportamento fisico dei nanocristalli non potrebbe essere descritto senza il ricorso alla meccanica quantistica, questi piccoli aggregati atomici, quasi puntiformi, sono stati chiamati con il termine inglese di quantum dots o, in italiano, «nanocristalli quantistici».<br><br>Ma veniamo al significato per il fotovoltaico dei quantum dots. Si ricorda che proprio per l’effetto fotoelettrico ogni semiconduttore riesce a sfruttare per la conversione fotovoltaica soltanto i fotoni che hanno energia superiore alla banda proibita. In particolare il silicio è sensibile soltanto alle radiazioni dello spettro solare che hanno lunghezza d’onda inferiore a 1.14 micron, cioè a una stretta fascia di componenti dello spettro, quelle che vanno dal violetto all’arancione. Per tutta la parte dello spettro che va dal rosso all’infrarosso vicino e lontano, il silicio risulta praticamente trasparente. In conclusione, il silicio riesce a sfruttare per la conversione fotovoltaica soltanto una parte piccola dello spettro solare, all’incirca il 40 per cento del totale. E’ evidente allora che l’efficienza di conversione delle celle al silicio parte penalizzata da questo taglio iniziale e ciò si traduce nel fatto che il limite teorico massimo per l’efficienza raggiunge soltanto il 27 per cento. Il valore sperimentale massimo del 24.7 per cento raggiunto faticosamente in laboratorio nel corso degli anni testimonia della presenza di questo limite [5].<br><br>Per poter utilizzare anche il restante 60 per cento dell’energia contenuta nello spettro solare, si è fatto finora ricorso all’artificio delle celle multigiunzione. Il concetto consiste nel far assorbire la radiazione solare da un dispositivo costituito da un gruppo di celle poste in cascata, in modo che ciascuna cella (realizzata con un diverso semiconduttore) possa sfruttare al meglio una fetta dello spettro solare lasciandosi attraversare dalla parte rimanente, che a sua volta potr&agrave; essere sfruttata dalle altre celle. In teoria, si può pensare di realizzare un dispositivo ideale, costituito da un numero grandissimo di celle sovrapposte, ciascuna delle quali sia accoppiata a una fetta sottilissima dello spettro solare. L’efficienza teorica massima per un tale dispositivo, calcolata mediante la termodinamica, ha un valore intorno all’86 per cento [6]. Nella pratica, il concetto multigiunzione è stato ampiamente provato, avendo realizzato il record dell’efficienza di conversione del 34 per cento con un dispositivo costituito da tre celle sovrapposte realizzate con arseniuro di gallio, con fosfuro d’indio e gallio e con germanio. La tecnologia di fabbricazione del dispositivo è talmente costosa da imporne l’uso soltanto in connessione ai concentratori solari ad alta concentrazione. Inoltre, il passaggio successivo per l’aggiunta di una quarta cella onde aumentare ulteriormente l’efficienza si sta dimostrando tecnologicamente molto difficile, per cui non si pensa che sia possibile industrializzare il processo in modo economicamente competitivo.<br><br>Tuttavia, a prescindere dal costo, rimane il fatto che il concetto dei dispositivi multigiunzione, oltre a essere attraente sul piano teorico, funziona anche bene sul piano della pratica tecnica.A questo punto, torniamo ai quantum dots. Si è visto come, attraverso le nanotecnologie, sia possibile modificare le caratteristiche optoelettroniche dei semiconduttori naturali, ottenendo nuovi materiali dalle caratteristiche fotovoltaiche modellabili, entro certi limiti, a piacere. In pratica, esiste la possibilit&agrave; di riuscire a realizzare nel prossimo futuro nanocristalli quantistici di vari semiconduttori, progettati in modo da essere accoppiabili a tutte le frequenze dello spettro solare. La deposizione dei nanocristalli in strati sottili sovrapposti con le stesse tecnologie utilizzate finora per i semiconduttori in film permetterebbe, in teoria, di ottenere dispositivi fotovoltaici multigiunzione di grande area, in grado di catturare la maggior parte delle componenti dello spettro solare. <i><b>Per questi dispositivi innovativi, si è stimato che l’efficienza di conversione possa raggiungere valori intorno al 40 per cento (a livello di modulo fotovoltaico) con costi di materiale e di realizzazione bassi. Storicamente la tecnologia fotovoltaica delle celle al silicio cristallino è stata detta di prima generazione, mentre quella dei film sottili di silicio amorfo, di tellururo di cadmio e diseleniuro di indio e rame viene indicata come di seconda generazione.<br><br>La tecnologia dei quantum dots, che è appena iniziata, costituisce la terza generazione dei dispositivi fotovoltaici </b></i>[7, 8]. Essa, ancora più delle precedenti, deriva direttamente dalle conoscenze di meccanica quantistica, che furono avviate da Einstein con l’intuizione del fotone.<br><br><a href="http://www.galileonet.it/dossier/6598/dal-fotone-al-quantum-dot" target="_blank">http://www.galileonet.it/dossier/6598/dal-...-al-quantum-dot</a>

taote
16-12-2006, 02:59
Molto interessante questo post.... Speriamo nel futuro allora&#33;<br><br><br><div align="center"><div class="quote_top" align="left"><b>CITAZIONE</b></div><div id="quote" align="left">tutti sanno che il silicio ha una banda proibita di 1.1 elettronvolt</div></div><br>certo&#33; chi è che non lo sa&#33;&#33;?? <img src="http://codeandmore.com/vbbtest/images/customimages/bcc395d8d91b598e17c90a8079d8ebfd.gif" alt=":o:"><br><br><div align="center"><div class="quote_top" align="left"><b>CITAZIONE</b></div><div id="quote" align="left">la tecnologia fotovoltaica delle celle al silicio cristallino è stata detta di prima generazione, mentre quella dei film sottili di silicio amorfo, di tellururo di cadmio e diseleniuro di indio e rame <b>(CIS)</b> viene indicata come di seconda generazione.</div></div><br>quoto <img src="http://codeandmore.com/vbbtest/images/customimages/a3f5effbc87effacc1a95649c3269b5b.gif" alt=":)">

dandb
26-01-2007, 11:54
ho appena postato questo link<br><br>non so se qualcuno aveva gia segnalato il seguente link di spectrolab<br><br>che è arrivata a definire celle solari a 39&#37; di efficenza&#33;&#33;&#33;&#33;<br><br><a href="http://www.spectrolab.com/prd/terres/cell-main.htm" target="_blank">http://www.spectrolab.com/prd/terres/cell-main.htm</a><br><br>

ad80
31-01-2007, 17:11
<div align="center"><div class="quote_top" align="left"><b>CITAZIONE</b> (dandb @ 26/1/2007, 11:54)</div><div id="quote" align="left">ho appena postato questo link<br><br>non so se qualcuno aveva gia segnalato il seguente link di spectrolab<br><br>che è arrivata a definire celle solari a 39&#37; di efficenza&#33;&#33;&#33;&#33;<br><br><a href="http://www.spectrolab.com/prd/terres/cell-main.htm" target="_blank">http://www.spectrolab.com/prd/terres/cell-main.htm</a></div></div><br>Vi dirò...............<br>Mi sento scettico anche su questo.<br>Sapete perchè?<br>Diversi anni fa (ma non troppi) ho studiato a fondo la fotosintesi clorofilliana, perchè faceva parte del mio appannaggio culturale (prima di essere un ingegnere sono un perito chimico con svariati anni di esperienza in laboratorio.........comunque non voglio salire sul piedistallo con questa storia, è un altro discorso).<br>Il rendimento complessivo di uno dei fenomeni più efficienti che esistano in natura non è superiore al 50&#37; e comunque in casi veramente rarissimi.<br>In genere si attesta sul 41&#37; e Madre Natura ci ha messo <u>centinaia di milioni di anni</u> ad arrivare a questo risultato.<br><br>Ora...........sarò un pò tradizionalista e forse oscutrantista (fate vobis), ma ci credo poco a chi mi dice che è riuscito ad eguagliare praticamente la natura.......................<br><br>Scusatemi lo sfogo.

Wechselstrom
31-01-2007, 18:40
ad80, che dici dei dispositivi elettrici/elettronici in grado di superare il 90&#37; di efficienza? E dell&#39;efficienza di combustione di un bruciatore?

nll
31-01-2007, 18:55
La Natura ha le sue regole, che si sono formate e rimodellate nel tempo seguendo un criterio di selettivit&agrave; naturale, appunto, ma l&#39;uomo ha da sempre preso delle scorciatoie ed è per questo che sulla Luna c&#39;è andato l&#39;uomo e non l&#39;aquila, che gi&agrave; sapeva volare.<br><br>La quantistica sta diventando la nuova frontiera anche per i supporti ottici delle memorie di massa ed era chiaro che non sarebbe rimasta l&#39;unica applicazione che ne avrebbe tratto giovamento.<br>Ma siamo ancora in una fase sperimentale che richiede tempo e investimenti per tradursi in una realt&agrave; commerciale.<br>Le prospettive sono buone, speriamo solo che anche le aziende decidano di partecipare al finanziamento di queste ricerche.

dandb
31-01-2007, 19:21
si ma le celle non sono di natura biologica<br><br>e quindi funzionano diversamente ciòè non devono necessariamente e solo produrre energia nelle piante avvengono tante reazioni e tutte si devono essere evolute contemporaneamente<br><br>del resto non ci sono uccelli che vanno a mach 2

ad80
01-02-2007, 14:29
<div align="center"><div class="quote_top" align="left"><b>CITAZIONE</b> (Wechselstrom @ 31/1/2007, 18:40)</div><div id="quote" align="left">ad80, che dici dei dispositivi elettrici/elettronici in grado di superare il 90&#37; di efficienza? E dell&#39;efficienza di combustione di un bruciatore?</div></div><br>Che si tratta di energia in forma estremamente degradata e in quantit&agrave; immani.<br>