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FP7

NANOSPEC — Risultato in breve

Project ID: 246200
Finanziato nell'ambito di: FP7-NMP

Migliorare le prestazioni delle celle solari

Gli impianti fotovoltaici (FV) raccolgono l'energia nei fotoni del Sole e la convertono in elettricità, tuttavia molti fotoni attraversano il sistema senza essere sfruttati. Scienziati finanziati dall'UE hanno sviluppato una nuova tecnologia per aumentare l'efficienza.
Migliorare le prestazioni delle celle solari
L'efficienza di conversione della cella solare (CS) che mette in relazione la massima energia generata con l'energia incidente è limitata in parte dalla banda proibita dei materiali della CS. Le CS di silicio (Si) al momento perdono oltre il 20 % dell'energia incidente. Questo è dovuto al fatto che i fotoni che possiedono un energia inferiore alla banda proibita della CS passano attraverso il dispositivo FV senza essere assorbiti.

Gli scienziati del progetto NANOSPEC , finanziato dall'UE, hanno sviluppato una nuova tecnologia di conversione ascendente. Questa è in grado di produrre un fotone a energia più alta (all'interno della banda proibita del Si) da due o più fotoni a energia inferiore che normalmente andrebbero persi. Un convertitore ascendente addizionale aumenta l'efficienza teorica da un valore già elevato del 30 % a uno formidabile del 40 % per la luce normale (non concentrata).

Il successo del progetto si è basato su delle innovazioni in tre aree principali che comprendono il materiale per la conversione ascendente, il secondo materiale luminescente per ampliare l'ampiezza dello spettro e le strutture fotoniche per la gestione dei fotoni. Numerosi modelli che consentono studi teorici e simulazioni hanno portato a un importante miglioramento della comprensione riguardante la fisica che sta alla base di tutte e tre.

In seguito a una ricerca esauriente su vari materiali per la conversione ascendente e su combinazioni di doping, gli scienziati hanno scelto sodio ittrio fluoride (NaYF4 : 25 % Er3+) dopato con erbio (Er) per l'eccitazione infrarossa della banda larga. La polvere microcristallina è stata aggiunta in una matrice trasparente perfluorociclobutile (PFCB) per l'inclusione nel dispositivo per la conversione ascendente della CS.

Gli scienziati hanno inoltre studiato materiali luminescenti che assorbono la luce trasmessa in modo diverso e che poi la emettono nella gamma di assorbimento del convertitore. I punti quantici semiconduttori nanocristallini (PQN) sono serviti a questo scopo, emettendo una elevata percentuale dei fotoni assorbiti persino quando integrati nel PFCB.

Il team ha prodotto strutture fotoniche selettive per quanto riguarda lo spettro per aiutare a gestire fotoni e radiazione. Questo ha agito come un'interfaccia tra l'energia solare e i PQN e i concentratori fluorescenti, separando anche il convertitore e il materiale fluorescente.

Il team è riuscito a produrre interi sistemi CS con elevate efficienze ottiche, che hanno dato luogo a oltre 20 pubblicazioni in riviste scientifiche sottoposte a revisione paritaria di alto impatto. La tecnologia sviluppata indica nuove direzioni nel mercato FV che sono applicabili in un'ampia varietà di settori, compreso l'imaging medico.

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