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rapporti - Deliverable

Miglioramento di celle innovative TPV su substrati sottili

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Miglioramento di celle innovative TPV su substrati sottili

Il rapporto mostra i risultati relativi alla ottimizzazione e realizzazione di dispositivi termofotovoltaici (TPV) prototipali al Ge realizzati sulla base delle simulazioni svolte nelle precedenti Linee di Attività.

L’ottimizzazione della struttura della cella termofotovoltaica (TPV) al Ge è stata perfezionata mediante lo studio dei diagrammi a bande di energia. Le simulazioni hanno permesso di identificare il SiGe, per la passivazione dell’emitter di Ge, ed il Ge(N+) come strato passivante posteriore. La struttura epitassiale della cella TPV al Ge, con spessore totale intorno ai 15 μm, è stata cresciuta per MOCVD con eccellenti qualità morfologiche. I prototipi delle nuove celle innovative TPV sono stati realizzati implementando nuovi passi di processo post growth. In seguito alla presenza del SiGe nella nuova struttura del dispositivo, sono state incontrate difficoltà in merito all’adesione delle metallizzazioni del contatto del retro e del fronte. Inoltre, il processo TAIKO, utilizzato con successo nella Linea di attività (LA) 1.07 per l’assottigliamento dei substrati, ha mostrato alcune criticità nella realizzazione di questa specifica struttura. Quindi non è stato possibile realizzare il dispositivo TPV innovativo con filtro ottico a doppia funzionalità su substrati sottili. Sono stati realizzati due diversi prototipi semplificati di dispositivi innovativi TPV, che sono stati poi caratterizzati tramite misure tensione-corrente, utilizzando la sorgente di corpo nero messa a punto nella LA 1.11 ed il simulatore solare. Nel primo prototipo, a due terminali fronte-retro, le curve I-V hanno mostrato una forma anomala ad “S” dovuta alla non perfetta ohmicità del contatto fra il metallo ed il SiGe. Nel secondo prototipo, a due terminali sul fronte, sono stati osservati fenomeni di resistenza serie attribuiti alla geometria semplificata del dispositivo. I dispositivi TPV innovativi realizzati hanno mostrato un valore di densità di corrente di corto circuito 2.6 volte inferiore a quello presentato dei dispositivi TPV usualmente utilizzati. Tenendo presente la difficoltà realizzativa dei contatti frontali utilizzando attacchi chimici “wet”, i risultati ottenuti sono da considerarsi un dato di partenza, comunque positivo, che potrà essere sicuramente migliorato utilizzando tecnologie di fabbricazione più adatte alla struttura innovativa del dispositivo TPV proposto. Questa attività, quindi, conferma la potenzialità di ottenere una tipologia di cella TPV, più economica ed efficiente di quelle usuali, per applicazione nella microgenerazione termofotovoltica.

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