Nell’ambito delle attività di ricerca finalizzate ad incrementare l’efficienza dei sistemi fotovoltaici a concentrazione (CPV), lo sviluppo di tecniche diagnostiche applicate ai dispositivi fotovoltaici riveste un ruolo fondamentale. La diagnostica consente di ottenere informazioni essenziali per la valutazione delle celle solari e del processo produttivo, sia in termini di effettive prestazioni raggiungibili che in termini di
individuazione delle eventuali anomalie presenti nei processi di fabbricazione di tali dispositivi fotovoltaici.
Tra tali tecniche diagnostiche riveste particolare importanza la misura della Risposta Spettrale ed Efficienza Quantica, ovvero della corrente prodotta dalla cella fotovoltaica alle diverse lunghezze d’onda.
A differenza di quanto avviene per le celle fotovoltaiche a singola giunzione, la caratterizzazione di celle a multigiunzione (MJ) è più complessa poiché richiede la presenza di una precisa polarizzazione luminosa1
per poter adeguatamente caratterizzare le singole sotto-celle specializzate nella conversione della radiazione solare in una ben precisa banda spettrale.
Durante la misura di Risposta Spettrale ed Efficienza Quantica con celle a multigiunzione si generano sia una cospicua fotocorrente continua, prodotta dalla polarizzazione luminosa, che una debole fotocorrente
modulata che oltretutto si riduce all’aumentare del numero di giunzioni. Tale componente modulata è però essenziale per il calcolo della Risposta Spettrale ed Efficienza Quantica. La sovrapposizione delle due
componenti rende quindi necessario effettuare dapprima l’estrazione della componente modulata (attività in parte svolta nel 2019), e successivamente un’approfondita analisi numerica sulla stessa al fine di filtrare
i disturbi sovrapposti. Quest’ultima attività è stata il principale oggetto della presente ricerca, al fine di aumentare l’accuratezza della misura di Risposta Spettrale e di Efficienza Quantica in una cella MJ.
In questa Linea di Attività la ricerca è stata quindi indirizzata all’elaborazione numerica del segnale prodotto dalla cella fotovoltaica durante la misura. Tale elaborazione veniva in precedenza compiuta da
RSE con l’ausilio di un amplificatore lock-in. Questo amplificatore però non è controllabile tramite il SW Labview utilizzato per l’automatizzazione della misura e non può quindi essere integrato nel sistema di
misura della Risposta Spettrale ed Efficienza Quantica in fase di sviluppo, sistema che si propone di ottenere l’automazione di tale misura. Si è reso pertanto necessario introdurre un nuovo sistema di analisi
numerica, sviluppato in ambiente Labview, per il controllo dello strumento. È stato quindi approntato un programma di analisi numerica dei dati acquisiti che fa uso di opportune tecniche di filtraggio tra cui la
Trasformata di Fourier (FT, “Fourier Transform”).

Per garantire una qualità della misura perlomeno analoga al sistema esistente, l’aggiornamento di tale sistema è stato compiuto utilizzando un sistema di acquisizione ed elaborazione dati avente una risoluzione
sull’ampiezza dei segnali acquisiti pari a 16 bit, contro i 12 bit del sistema precedente. La messa a punto dell’algoritmo di analisi dei dati acquisiti ha reso necessarie ulteriori modifiche dei circuiti di acquisizione al fine di massimizzare il rapporto segnale/rumore (S/N). Questo si è tradotto in un’ulteriore modifica del circuito di rivelazione della foto-corrente.
Come verifica del nuovo SW di analisi numerica dei segnali acquisiti, sono state compiute prove comparative con il precedente sistema di acquisizione (amplificatore lock-in). I risultati hanno mostrato un ottimo accordo tra le misure effettuate con le due tecniche. Ciò conferma il buon funzionamento del sistema di analisi numerica qui sviluppato e consente di procedere con l’integrazione di tale SW in un programma per la gestione automatica della misura di Risposta Spettrale ed Efficienza Quantica di celle MJ che sarà completata in un’attività successiva. È stato infine sviluppato un sistema per il controllo della temperatura della cella fotovoltaica che consentirà di aumentare la riproducibilità delle misure.