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Rivoluzionarie celle solari a film sottile

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Gli scienziati presso l'Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU) hanno divulgato notizie positive circa una maggiore efficienza delle celle a film sottile solari. Come è noto gli scienziati stanno cercando di aumentare l'efficienza delle celle solari in modo che possano essere considerate una seria alternativa ai combustibili fossili.

I ricercatori della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) hanno optato per la simulazione al computer per aumentare l'efficienza nelle celle solari a film sottile con una combinazione di rame indio gallio (DI) selenide (CIGS).. Fino ad ora è stato dimostrato solo un’efficienza di circa il 20% anche se teoricamente possono raggiungere i livelli di efficienza del 30%.

Le celle CIGS sono più economiche rispetto alla la loro controparte in silicio a causa di più bassi costi dei materiali e di fabbricazione. CIGS è costruito con un materiale band-gap, pertanto essi mostrano una tendenza molto forte all’assorbimento della luce, e solo 1-2 micrometri di CIGS sono sufficienti per assorbire la maggior parte della luce solare. Le celle fotovoltaiche al silicio convenzionali sono rigide, ma le celle CIGS sono flessibili. Le celle a film sottile stanno lentamente salendo in testa alla classifica di popolarità del mercato del solare.
Queste cellule assorbono la luce solare attraverso un sottile strato di rame, indio, gallio, selenio e zolfo. Gli scienziati dell'Università di Magonza, guidata dal professor Dr Claudia Felser sfruttano le simulazioni al computer per scoprire le proprietà di CIGS. Questa ricerca è una parte del progetto comCIGS.

Questo progetto è finanziato dal ministero federale tedesco per l'Ambiente, la conservazione della natura, e della Sicurezza Nucleare (BMU).

I ricercatori si stanno concentrando sulla percentuale ottimale di indio / gallio. Che rapporto di indio / gallio sarebbe l'ideale per aumentare l'efficienza di CIGS? E 'stato scoperto in precedenza che il rapporto desiderato dovrebbe essere 30:70, in pratica, il più alto livello di efficienza è stata ottenuta con un rapporto esattamente opposto a 70:30.
Christian Ludwig, che è membro del team del professor Felser ha lavorato sui calcoli utilizzando un metodo ibrido. Questo metodo ibrido include una combinazione di densità calcoli funzionali e simulazioni. Dr Thomas Gruhn è il capo del gruppo di teoria della squadra di Felser. Egli afferma che la densità e i calcoli funzionali consentono di valutare le energie delle strutture locali del quantum dal punto di vista meccanico.

I risultati possono essere utilizzati per determinare gli effetti della temperatura su una vasta scala di gamme di lunghezza con l'aiuto di simulazioni.
Questi scienziati hanno scoperto che l'indio, il gallio e gli atomi non sono distribuiti in modo uniforme nel materiale di CIGS, ma c'è una fase di indio e gallio completamente separate. Questa separazione avviene appena al di sotto della temperatura ambiente. I ricercatori inoltre hanno provato varie combinazioni di temperatura e ha scoperto che più alta è la temperatura, più il materiale diventa omogeneo. Quanto più manca di omogeneità del materiale, più basso è il livello di efficienza di gallio. Questo fenomeno viene scoperto per la prima volta dal team del prof Felser.

Il team ha anche scoperto un modo migliore per la fabbricazione di celle solari CIGS. Il gruppo di ricerca dice che se il materiale ricco di gallio viene prodotto a temperature più alte, il materiale è notevolmente più omogeneo. Per mantenere l'omogeneità, il materiale ricco di gallio deve essere raffreddato rapidamente. Per aumentare questo effetto omogeneo, si sta anche lavorando per migliorare la qualità del vetro che compone le celle solari, in quanto questo si dimostra ancora essere un fattore limitante, ma le prospettive di sviluppo sono buone. (da Alternative Energy)

 

 

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