Nel presente rapporto sono descritte le attività di ricerca inerenti lo sviluppo di dispositivi a multigiunzione basati sull’integrazione dei composti III, IV e V della tavola periodica, per l’utilizzo in celle fotovoltaiche a concentrazione solare (CPV). In particolare è stato sviluppato e realizzato il dispositivo ad eterogiunzione SiGeSn(N)/Ge(P) con un filtro di GaAs e InGaP per simulare l’assorbimento di tali strati nel dispositivo a multigiunzione; tale dispositivo è stato in grado di produrre, sotto lo spettro solare di riferimento, una densità di corrente con un valore >15 mA/cm². Sul fronte della deposizione con MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapour Deposition), si riportano i primi esperimenti condotti con il germanio diluito in azoto per la crescita di Ge, SiGe e SiGeSn. Per quanto riguarda le attività “ post growth”, sono riportati gli studi inerenti l’affidabilità del processo di collegamento elettrico fra le celle (wire bonding), il processo di assottigliamento dei substrati di Ge e le attività di test di coating nanostrutturati condotti su celle a tripla giunzione InGaP/InGaAs/Ge.

Tramite la tecnica di “pull test” è stata valutata la resistenza meccanica delle saldature con filo d’oro realizzate mediante wire bonder ad ultrasuoni, sia su metallizzazione frontale della cella che sui pad dorati del suo supporto (la basetta); è stato quindi individuato un processo di doratura della basetta che permette di migliorare l’adesione delle saldature; si è inoltre trovato un metodo sperimentale per individuare il contributo di fili e delle saldature alla resistenza serie totale della cella saldata su basetta. Sul fronte della riduzione dei costi, sono state valutate diverse tecniche per assottigliare i substrati di Ge utilizzati per la fabbricazione del dispositivo CPV. Per quanto riguarda gli ossidi nanostrutturati, è stato svolto uno studio sistematico variando lo spessore di alcuni strati del rivestimento (coating) delle celle CPV.

I coating sono stati quindi depositati su celle a tripla-giunzione ed è stata verificata la riduzione delle perdite per riflessione rispetto agli usuali coating applicati sulle celle CPV. Le attività di crescita e post crescita sono state supportate da un’intensa attività di caratterizzazione dei materiali e dallo sviluppo di opportune metodologie di analisi; in particolare, è stato svolto lo studio delle proprietà strutturali e composizionali del SiGeSn e di coating nanostrutturati basati sugli ossidi SiO₂ e Ta₂O₅, per mezzo di Diffrazione a Raggi X ad alta risoluzione (HRXRD), di Riflettometria da raggi X (XRR), oltre all’analisi delle proprietà ottiche di tali materiali attraverso l’impiego della spettroscopia ellissometrica