L’attività di ricerca svolta si è proposta di migliorare le prestazioni di due strumenti utilizzati per lam caratterizzazione di celle fotovoltaiche e wafer e di eseguire una serie di caratterizzazioni di celle, substrati e rivestimenti antiriflettenti realizzati da RSE.

I due strumenti oggetto della presente attività sono:
1) lo strumento di misura della risposta spettrale ed efficienza quantica;
2) lo strumento di misura spettroscopica di riflettenza e trasmittanza.

La progressiva riduzione delle dimensioni delle celle fotovoltaiche a multi giunzione, conseguente all’aumento dei livelli di concentrazione della radiazione solare, ha reso necessaria la riprogettazione del sistema di misura della risposta spettrale al fine di consentire la caratterizzazione di celle fotovoltaiche di piccole dimensioni aventi un diametro di 2 mm.

A tale scopo è stata svolta una prima serie di attività in cui si è provveduto a caratterizzare le prestazioni del sistema di misura della risposta spettrale esistente, in termini di minime dimensioni della cella fotovoltaica che poteva essere caratterizzata. A seguito di tale verifica si è provveduto a valutare alcune soluzioni progettuali in grado di raggiungere la nuova specifica richiesta.

Per poter garantire una dimensione dello spot di illuminazione sufficientemente piccola sull’ampio campo di lunghezze d’onda interessato dalla misura (300 nm ÷ 1800 nm) è stata infine scelta una configurazione che prevede l’impiego di un’ottica a riflessione coniugata ad un’apposita fibra ottica per convogliare la luce monocromatica dall’uscita del monocromatore alla cella fotovoltaica ed al relativo fotodiodo di monitor. Per la configurazione ottica selezionata è stato sviluppato un progetto che è stato testato mediante un prototipo sperimentale.

L’attività di ricerca relativa allo strumento di misura della risposta spettrale ed efficienza quantica ha inoltre previsto la realizzazione, il test e la messa a punto dell’amplificatore a transimpedenza a basso rumore ed elevata dinamica progettato nel corso dell’attività precedente.

Il software di controllo dello strumento è stato ulteriormente ottimizzato per consentire una maggiore flessibilità e l’effettuazione di misure accessorie.

Una valutazione quantitativa delle prestazioni dello strumento è stata fatta misurando gli errori di ripetibilità della misura in diverse condizioni sperimentali.

Il sistema per la misura della riflettenza e trasmittanza in funzione della lunghezza d’onda è stato completamente rinnovato implementando un nuovo spettrometro in grado di estendere il campo spettrale fino a 1650nm.

L’intero campo spettrale di misura, che ora va da 300 nm a 1650 nm è suddiviso in due sottocampi gestiti da due spettrometri sperati che operano rispettivamente tra 300 nm ÷ 1000 nm e 950 nm ÷ 1650 nm.

Grazie all’implementazione di un’opportuna fibra biforcuta è possibile effettuare contemporaneamente la misura nei due campi spettrali.

La sensibilità dello strumento per la misura di trasmissione luminosa (trasmittanza), in origine sviluppato per compiere misure con una componente trasmessa superiore all’1%, è stato modificato per consentire la misura di trasmittanze molto inferiori (<0.05%), adatte a rivelare fattori di estinzione luminosa superiori a tre ordini di grandezza.