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rapporti - Deliverable

Film sottili di calcogenuri ad elevata abbondanza naturale per applicazioni Fotovoltaiche

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Film sottili di calcogenuri ad elevata abbondanza naturale per applicazioni Fotovoltaiche

Il rapporto descrive i risultati circa la messa a punto di film sottili di calcogenuri ad elevata abbondanza naturale per la produzione di celle FV, allo scopo di massimizzare la produzione rinnovabile in scenari di gestione della domanda. In particolare, si è proceduto i) sia ad ottimizzare la deposizione di film sottili di Molibdeno (contattoretro) che di Cu2FeSnS4 come materiale assorbitore di luce, ii) studiare le fasi secondarie che si formano durante la deposizione Cu2MnSnS4.

RSE prosegue la sua attività di sviluppo di calcogenuri ad elevata abbondanza naturale per lo celle solari a film sottile (FS), attività in linea con la RoadMap europea sui nuovi materiali per una produzione ecosostenibile di alcune tecnologie strategiche per la produzione e lo stoccaggio dell’energia. A partire da quanto già realizzato negli anni precedenti sono state effettuate due attività di approfondimento per comprendere i risultati ottenuti in una precedente annualità dai FS di Cu2MnSnS4 (CMTS) ed è stato avviato il processo di ottimizzazione del FS di Cu2FeSnS4 (CFTS) mediante il processo a due fasi messo a punto presso RSE (deposizione dei precursori metallici e trattamento termico in zolfo per indurre la formazione del calcogenuro). Nello specifico si è proceduto a:

– Studiare più approfonditamente la correlazione tra i parametri di deposizione e le caratteristiche chimico fisiche dei FS di Molibdeno depositati su vetro ed utilizzati come substrati per la crescita dei calcogenuri. L’ottimizzazione del substrato è propedeutica alla deposizione dei vari FS di calcogenuri oggetto di questa sperimentazione. Alle altre caratterizzazioni (adesione, resistività etc), è stata associata la tecnica di diffrazione a raggi X (XRD) per correlare i valori misurati con l’orientazione cristallografica del FS. A partire da questi parametri è stato possibile effettuare uno studio comparativo anche con substrati prodotti da fornitori esterni al fine di consolidare l’ottimizzazione della deposizione di Mo presso RSE per celle solari a FS.

– Depositare e caratterizzare FS di Cu7.38(11)Mn4Sn12S32, fase secondaria nella deposizione del CMTS. Gli spettri Raman ed i valori di energy gap (Eg) misurati per questo materiale hanno fornito elementi utili per migliorare la comprensione dei risultati ottenuti lo scorso anno e nel contempo costituiscono un arricchimento dei dati di questo composto per cui sono disponibili in letteratura solo le dimensioni del reticolo cristallino.

– Ottimizzare i parametri di deposizione di FS di CFTS, dopo che nel 2017 si era validata la soluzione tecnica di impiegare un target a composizione mista (Cu:Fe) come sorgente di Fe per il processo di deposizione sputtering. È stato confermato come lo sputtering offra un controllo ottimale del flussi dei precursori metallici, e per la prima volta presso RSE è stato possibile ottenere FS di CFTS compatti omogenei e di elevata purezza cristallografica (via Raman e XRD). Un valore di Eg di ≈1.4 eV è stato ottenuto dall’analisi dei dati di assorbimento UV-Vis.

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