1. Ingegneria del gap di banda:
Il gap di banda di un materiale semiconduttore determina la gamma di lunghezze d'onda della luce che può assorbire. Nelle celle solari a film sottile, la banda proibita viene scelta attentamente per adattarsi allo spettro solare, garantendo il massimo assorbimento della luce incidente. Vengono spesso utilizzati materiali con ampio bandgap, come il tellururo di cadmio (CdTe) e il seleniuro di rame indio gallio (CIGS), poiché possono convertire in modo efficiente i fotoni ad alta energia in corrente elettrica.
2. Proprietà ottiche:
Le proprietà ottiche degli strati di film sottile svolgono un ruolo significativo nell'efficienza. È possibile applicare rivestimenti antiriflesso sulla superficie della cella solare per ridurre al minimo la riflessione della luce e aumentare la quantità di luce che entra negli strati attivi. Inoltre, l’uso di superfici strutturate o di strutture che intrappolano la luce può migliorare l’assorbimento della luce all’interno del film sottile, migliorando l’efficienza complessiva.
3. Ritiro tramite corriere:
Celle solari efficienti a film sottile devono disporre di meccanismi efficienti per la raccolta dei portatori di carica. La progettazione e l'ingegnerizzazione dell'architettura del dispositivo sono fondamentali per ridurre al minimo le perdite di ricombinazione e garantire che i portatori di carica generati siano effettivamente separati e trasportati agli elettrodi. Ciò può essere ottenuto attraverso un'attenta selezione dei materiali, l'ottimizzazione degli spessori degli strati e l'incorporazione di contatti selettivi per il vettore.
4. Qualità del materiale:
La qualità dei materiali a film sottile utilizzati è fondamentale per ottenere un'elevata efficienza. Difetti e impurità negli strati semiconduttori possono agire come centri di ricombinazione, riducendo la durata dei portatori di carica e limitando l’efficienza complessiva della cella solare. Tecniche di deposizione di alta qualità e un attento controllo del processo sono essenziali per ridurre al minimo i difetti e garantire le proprietà del materiale desiderate.
5. Ossidi conduttori trasparenti (TCO):
I TCO vengono utilizzati nelle celle solari a film sottile per raccogliere i portatori di carica generati e trasmettere la luce negli strati attivi. Le proprietà del TCO, come l'elevata conduttività elettrica, la trasparenza ottica e la bassa resistenza elettrica, sono fondamentali per ridurre al minimo le perdite ottiche e mantenere un'elevata efficienza.
6. Architettura del dispositivo:
L'architettura del dispositivo di una cella solare a film sottile si riferisce alla disposizione e alla struttura dei diversi strati all'interno del dispositivo. Fattori come la sequenza degli strati, l'ottimizzazione dello spessore e l'inclusione di strati funzionali aggiuntivi possono influenzare l'efficienza del dispositivo. Le architetture tandem o multi-giunzione, che impilano più strati di film sottile con diversi intervalli di banda, possono migliorare ulteriormente l’efficienza utilizzando una gamma più ampia dello spettro solare.
Ottimizzando questi fattori chiave e impiegando tecniche avanzate di ingegneria dei dispositivi, l’efficienza delle celle solari a film sottile è costantemente migliorata. Gli attuali sforzi di ricerca e sviluppo sono focalizzati sul raggiungimento di efficienze ancora più elevate, sulla riduzione dei costi di produzione e sul miglioramento della stabilità a lungo termine di queste tecnologie per renderle più competitive nel mercato delle energie rinnovabili.
