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CIGS

FEA indirizza il proprio interesse anche al campo della deposizione di film sottili per applicazioni fotovoltaiche, utilizzando tecnologie maggiormente ecosostenibili rispetto ale tradizionali.
Il risultato di questa esperienza è un modulo fotovoltaico a base CIGS (Rame, Indio, Gallio e Selenio) che, per le proprie caratteristiche fisiche e meccaniche (come il ridotto peso e la capacità di deformarsi), risulta adatto ad applicazioni innovative terrestri e spaziali. Tale modulo presenta numerosi vantaggi per le applicazioni “non terrestri” tra le quali: un valore di banda proibita diretta che si accoppia bene con lo spettro di radiazione AM0, un trascurabile degrado quando il modulo è sottoposto a radiazioni sia ionizzanti che non ionizzanti e infine una relativa semplicità di processo rispetto alle celle a tripla giunzione basate sui semiconduttori GaInP/InGaAs/Ge.

Nel Dipartimento di Elettronica e nuovi materiali, vengono adottate le tecnologie di deposizione “Magnetron Sputtering” e “Pulsed Electron Deposition” (PED) che permettono di ottenere film sottili di buona qualità chimica (stechiometria), strutturale ed elettro-ottica a partire da una varietà di substrati diversi e con tempi di deposizione competitivi con le tecnologie più avanzate in questo settore.

CIGS

La PED è una tecnica che si presta facilmente allo scale-up dal livello di ricerca e sviluppo a quello di produzione su larga scala. Tale tecnica di deposizione consente di produrre celle fotovoltaiche a base di Cu(InGa)Se2 con un rapporto efficienza/costo significativamente superiore a quello delle tecniche usate solitamente giustificando l’adozione industriale. È possibile arrivare, in produzione, ad efficienze di modulo superiori al 12% e costi inferiori a 0,5 €/Wp.
In attività recenti, si è anche proceduto alla idealizzazione e la realizzazione di una macchina per la deposizione di semiconduttori complessi in film sottili con tecnica PED.
La linea produttiva sviluppata è il risultato di soluzioni relative a differenti problemi di ottimizzazione, passaggio obbligato per raggiungere i requisiti necessari all’industrializzazione del processo.
Per esempio, la caratteristica modulare della linea è stata scelta per ottenere una riduzione dei tempi di produzione ed un miglioramento in affidabilità permettendo di effettuare la manutenzione di un singolo modulo senza comportare l’inattività dell’intera linea.

Nella definizione della linea produttiva industriale, si è sviluppata anche una nuova sorgente elettronica PED che, per la sua facilità di utilizzo e di manutenzione, risulta essere adatta all’uso sia industriale che di ricerca. Il fascio elettronico pulsato, con frequenza di circa 300 ns, penetra circa 1 μm nel materiale impattato producendo l’ablazione di quest’ultimo. La nube di particelle disperse si deposita sul substrato voluto realizzando film sottili spessi 1 nm-5 μm. Possono essere processati metalli, semiconduttori e materiali isolanti nei campi più diversi: lenti, displas, protesi e altro.