L’attività di ricerca svolta si propone di aumentare l’efficienza dei sistemi fotovoltaici cercando di massimizzare la quantità di radiazione solare che viene inviata all’interno di una cella fotovoltaica. L’attività è stata suddivisa nei seguenti filoni principali:
1) la simulazione di un sistema ottico a concentrazione ad alta efficienza di tipo riflessivo;
2) lo sviluppo di trattamenti antiriflesso a due strati da applicarsi a celle fotovoltaiche mediante processo di deposizione IBAD (Ion Beam Assisted Deposition);
3) lo sviluppo prototipale di trattamenti antiriflesso di tipo nano-strutturato realizzati con differenti tecniche;
4) lo studio prototipale di trattamenti antiriflesso anti-sporcamento per moduli fotovoltaici.
Per il primo punto è stato ideato e simulato un sistema ottico a due specchi per ottenere alti fattori di concentrazione ed elevata efficienza ottica. La configurazione ottica è stata sviluppata introducendo soluzioni innovative in grado di differenziare il concentratore da altri già presenti in commercio. Ilfattore di concentrazione raggiunto è di 850, l’efficienza ottica è dell’84% e l’accettanza angolare media è di 0.86°. Per alcune delle soluzioni innovative adottate è stata presentata domanda di brevetto. L’attività di sviluppo del coating anti-riflesso a due strati ha proseguito il lavoro avviato il primo anno,sia per la modellazione dei coating multistrato che per l’attività sperimentale di deposizione e caratterizzazione. Si è operato su wafer cresciuti epitassialmente e su celle solari. Sono stati affrontati aspetti di matching con l’ultimo strato “finestra” della cella solare, di angoli di incidenza della luce e divalutazione separata dei singoli contributi delle tre sottocelle costituenti le cella a tripla giunzione. E’ stato ulteriormente migliorato il software di modellazione. Sono stati ottenuti e realizzati coating con riflettività media inferiore al 10% operanti su ampi range spettrali (370nm ÷ 950nm). Per lo sviluppo di trattamenti antiriflesso nano-strutturati si è puntato su quattro differenti tecniche(Breath Figures, Laser Interference Lithography, Bombardamento ionico, Evaporazione obliqua) che impiegano tre diversi materiali, rispettivamente: un elastomero (PDMS), un sol-gel ibrido fotosensibile a base di titanio e un ossido di silicio per le ultime due tecniche. Le tecniche sono state provate principalmente su substrati di vetro. La trasmittanza di ogni singola superficie è stata migliorata tra l’1.5% e il 3.5% su ampi range spettrali. Per confronto la perdita introdotta da una singola superficie di vetro non trattato è di circa il 4%. La ricerca sui trattamenti antiriflesso di tipo anti-sporcamento ha puntato sulla realizzazione edeposizione di film sottili di TiO2 su substrati di vetro utilizzando tecniche sol-gel e di evaporazione IBAD (Ion Assisted Beam Evaporation). Sono state ottenute superfici altamente idrofiliche (autopulenti) aventi angoli di contatto molto ridotti. Le superfici dovranno essere caratterizzate con prove di sporcamento.