Il presente rapporto descrive le attività di sviluppo di dispositivi a multi-giunzione basati sulla terna di materiali InGaP/InGaAs/Ge e le prime sperimentazioni effettuate su dispositivi a tripla giunzione InGaP/InGaAs/SiGe/Ge in cui, sia i materiali del gruppo III-V che quelli del gruppo IV della tavola periodica degli elementi sono stati depositati all’interno delle stessa camera di crescita MOCVD. Per la prima tipologia di dispositivi a multi-giunzione, RSE ha raggiunto l’importante traguardo di efficienza di conversione del 36.2 %, mentre per i dispositivi con la lega SiGe, sono stati realizzati i primi prototipi con valore di efficienza intorno al 33%, aprendo la strada verso strutture fotovoltaiche di tipoinnovativo. Le attività di sviluppo hanno riguardato l’intero ciclo di fabbricazione del dispositivo: dalla modellizzazione della cella solare, alla crescita MOCVD, agli attacchi chimici, alla deposizione con tecnica litografica dei metalli e dei “coating” antiriflettenti. Le simulazioni delle performance fotovoltaiche sono state effettuate adottando un approccio ibrido, basato sull’utilizzo congiunto di dueprogrammi di simulazione diversi che permettono un approccio complementare. In particolare è stato utilizzato un programma commerciale (ATLAS) che permette un’analisi preliminare della compatibilità tra gli strati di materiale semiconduttore componenti il dispositivo a multi-giunzione e un programma software sviluppato da RSE, per l’ottimizzazione della struttura fotovoltaica, ovvero per l’ottimizzazione degli spessori degli strati e del livello di drogaggio. La deposizione dei materiali semiconduttori è stata effettuata con un impianto MOCVD di tipo innovativo, che utilizza tecniche di diagnostica in-situ all’avanguardia e su cui sono state effettuare delle modiche importanti all’hardware per ottenere un miglior controllo termico nel processo di deposizione e ampliare le possibilità di deposizione di materiali diversi. Le attività di crescita epitassiale hanno riguardato diversi aspetti: (i) il miglioramento del match reticolare fra i vari materiali componenti la struttura fotovoltaica, (ii) ladeterminazione dei parametri di crescita utili al miglioramento della qualità cristallografica dei materiali (e delle morfologie superficiali), (iii) il miglioramento nell’uniformità di temperatura alla superfice del wafer attraverso l’utilizzo ottimale del nuovo sistema di riscaldamento, (iv) lo studio relativo alla possibilità di crescere i composti III-V delle tavola periodica degli elementi insieme ai composti IV per la futura realizzazione di celle a quadrupla giunzione basate sul sistema InGaP/InGaAs/SiGeSn/Ge. Per l’ottimizzazione delle condizioni di crescita sono state utilizzate diverse tecniche di caratterizzazione: Diffrazione a Raggi X ad Alta Risoluzione (HRXRD), misure di capacità tensione e analisi di fotoluminescenza (PL) a temperatura ambiente. Le attività relative ai processi post-crescita hannoconsentito un sostanziale progresso nella realizzazione del dispositivo finito, con la soluzione di alcuni problemi incontrati nell’anno precedente. In particolare, sono stati risolti i problemi di riproducibilità dell’attacco chimico dello strato finale del dispositivo (strato“CAP”) e sono stati implementati alcuni passi mancanti, come l’attacco chimico di rimozione del danno da taglio e la passivazione delle superfici tagliate (“MESA” etch). L’efficacia degli attacchi chimici è stata valutata attraverso misure di risposta spettrale e di efficienza delle celle solari. Al fine di rendere più rapida la realizzazione di dispositivi, sono realizzate diverse maschere metalliche a contatto per la deposizione delle griglie frontali, perrealizzare le piazzole di test per le metallizzazioni e per effettuare la deposizione degli ossidi, sia a scopo antiriflettente che passivante delle superfici di taglio. Sono inoltre state svolte diverse attività volte al miglioramento della litografia con fascio elettronico, sviluppando un processo a doppio layer di resist eprocessi litografici di secondo e terzo livello per la futura implementazione litografica della mascheratura dell’attacco chimico “MESA” e della deposizione del ricoprimento anti-riflesso. Per contrastare i processi inter-diffusivi che modificano i profili di drogaggio voluti, sono state realizzate e caratterizzate nuove sequenze di metallizzazione per sviluppare un processo che non richieda trattamentitermici di lega. Sono, infine, state effettuate attività di modellazione e sperimentazione della geometria di griglia frontale, riducendo la larghezza e aumentando lo spessore del finger per consentire ai dispositivi di lavorare ad alta concentrazione. I risultati ottenuti, hanno permesso a RSE di entrare a farparte dei laboratori di eccellenza che collocano i propri dispositivi tra quelli appartenenti alla fascia più alta dei valori di efficienza (35-45%). E’ stata inoltre condotta un’analisi aggiornata del contesto internazionale di sviluppo della tecnolgia fotovoltaica a concentrazione.