Laboratorio Semiconduttori e Sensori

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1 Laboratorio Semiconduttori e Sensori Prof. Vincenzo Guidi Donato Vincenzi Maria Cristina Carotta Cesare Malagù 200 m Stefano Baricordi Luana Pozzetti Sandro Gherardi Enrico Bagli Matteo Pasquini Ilaria Neri Federico Gualdi Alessio Giberti Andrea Mazzolari Enrico Camattarri Valerio Bellucci Laura Bandiera

2 Quanta energia invia il sole sulla terra?

3 La conversione fotovoltaica e la separazione della cariche fotogenerate E h E c V E F x E v n-region p-region Il sole invia sulla superficie terrestre circa 1000 W/m 2, ma le celle fotovoltaiche convenzionali ne riescono a convertire circa il 15 %

4 Un approccio alternativo ai pannelli fotovoltaici piani: i sistemi a concentrazione Utilizzando sistemi a concentrazione a 200 soli basterebbero solo 1500 ton di polysilicon per soddisfare il 10% del fabbisogno italiano L idea è sostenibile sia per l impatto ambientale che per il payback energetico

5 1 generazione Raffreddamento Specchi o lenti (elementi di concentrazione): alta superficie, resistenza ambientale Inseguimento Celle: Disegno particolare, efficienze > 20%.

6 2 generazione 10 cm Esempi di concentratore solare con superfici riflettenti. (area di raccolta 2.5 m 2, fattore di concentrazione 100x)

7 Modulo Fotovoltaico a concentrazione Rondine Installazione di test presso l Università di Ferrara

8 Altri sistemi fotovoltaici a concentrazione Amonix, Tempe, AZ Solfocus, Mountain View, CA UC Merced, Merced CA Concentrix Solar GmbH

9 Un solo raggio, ma molte lunghezze d onda

10 Celle fotovoltaiche multigiunzione

11 Concentratore modulare a separazione spettrale E stato progettato e realizzato un concentratore di tipo Cassegrain con collettore freeform di 40x40 cm 2 Dissipatori sul retro del collettore Fattore di concentrazione differenziato

12 Concentratore modulare

13 Design of a modular concentrator Sketch of an array of three receivers embedded between front glass and panel base. The main collector is a molded part in polycarbonate covered by protected aluminum.

14 Design of a mirror-based modular concentrator The modular concentrator has been protected by an enclosure with tempered front glass with 1-side ARC.

15 Assembling of CPV receivers Cells have been soldered under vacuum on a metal-core PCB Integrated temperatur sensor Si receiver based Narec solar cells (about 6 cm 2 ) operated at 60x (optical) 3-J solar cell (1 cm 2 ) operated at 400x (optical)

16 Assembling of CPV receivers RX analysis has been carried out to reveal voids below the PV cells. RX image at 60 kev (W anode/mo filtering) Contrast enhanced image revealing 4% voids

17 Concentratore modulare Un passo in più verso la industrializzazione Sperimentazione del concentratore Modulare Cassegrain presso il Consorzio Sardegna Ricerche

18 Assessment of tracking accuracy and DNI measurement We implemented a new instrument to assess tracking accuracy and mesure DNI Thanks to the digital feedback we corrected stochastic and systematic errors of the tracker down to ±0.05

19 Le celle ad alta efficienza (III-V) necessitano di un substrato GaAs (film sottile) Ge E stata individuata una tecnica (LEPECVD) per realizzare substrati a basso costo adatti alla crescita di celle ad alta efficienza (III-V)

20 Reattore LEPECVD (Unife e Dichroic Cell) Reattore che permette di effettuare la deposizione epitassiale di Ge su Si Elevato rateo di crescita Controllo della difettività superficiale

21 La clean room del Laboratorio Sensori e Semiconduttori Superficie 115 mq Camera Gialla, Classe ISO 6 Flusso aria m 3 /h Bunker ADF

22 l Elioparco del Dipartimento di Fisica