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impaginato corretto fullone_Layout 1 13/10/15 12.08 Pagina 40 Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti Brevetti Titolo Titolo Metodo di fabbricazione di celle solari a film sottile. Metodo di fabbricazione di celle solari a film sottile. Rif. CNR 10335 Rif. CNR 10335 Titolare(i): CNR Istituto: IMEM Inventore di riferimento: Stefano Rampino Territori di vigenza: IT Data di priorità: 26/05/2014 Abstract Abstract L’invenzione riguarda la realizzazione di celle solari a film sottile tramite processo di deposizione a L’invenzione riguarda la realizzazione di celle solari a film sottile tramite processo di deposizione a elettroni pulsati (Pulsed Electron Deposition o PED). L’utilizzo di questa tecnica consente la fabbricazione elettroni pulsati (Pulsed Electron Deposition o PED). L’utilizzo di questa tecnica consente la fabbricazione di celle solari con un netto abbassamento dei costi (temperature più basse e ottimo trasferimento di celle solari con un netto abbassamento dei costi (temperature più basse e ottimo trasferimento stechiometrico del materiale da target a substrato). Le idee sviluppate sono applicabili a questo tipo di stechiometrico del materiale da target a substrato). Le idee sviluppate sono applicabili a questo tipo di processo e prevedono la soluzione di due criticità importanti: l'uniformità di deposizione su ampie aree e processo e prevedono la soluzione di due criticità importanti: l'uniformità di deposizione su ampie aree e l’aumento della stabilità del processo PED nel tempo. La prima è risolta tramite l'ottimizzazione di un l’aumento della stabilità del processo PED nel tempo. La prima è risolta tramite l'ottimizzazione di un array di sorgenti PED disposte al di sotto di un substrato opportunamente movimentato e la seconda array di sorgenti PED disposte al di sotto di un substrato opportunamente movimentato e la seconda dall'applicazione del riscaldamento direttamente al substrato tramite l'effetto Joule (limitando dall'applicazione del riscaldamento direttamente al substrato tramite l'effetto Joule (limitando dispersioni ed elementi massivi molto caldi in camera da vuoto). dispersioni ed elementi massivi molto caldi in camera da vuoto). Background Background Il CuInGaSe (CIGS) è un materiale di grande interesse per l’applicazione nel campo del fotovoltaico. Grazie al Il CuInGaSe (CIGS) è un materiale di grande interesse per l’applicazione nel campo del fotovoltaico. Grazie al 2 2 suo elevatissimo coefficiente di assorbimento ottico, il CIGS riesce ad assorbire la totalità della luce solare in suo elevatissimo coefficiente di assorbimento ottico, il CIGS riesce ad assorbire la totalità della luce solare in pochi micron di spessore permettendo di realizzare celle con valori di efficienza superiori al 20%. Tuttavia, le pochi micron di spessore permettendo di realizzare celle con valori di efficienza superiori al 20%. Tuttavia, le tecniche utilizzate finora (co-evaporazione e sputtering) necessitano di alte temperature del substrato (500- tecniche utilizzate finora (co evaporazione e sputtering) necessitano di alte temperature del substrato (500 600°C) e causano elevati sprechi di materiale sulle pareti della camera di deposizione. 600°C) e causano elevati sprechi di materiale sulle pareti della camera di deposizione. Tecnologia Tecnologia Grazie alle caratteristiche della tecnica PED, la crescita dello strato avviene preservando completamente la Grazie alle caratteristiche della tecnica PED, la crescita dello strato avviene preservando completamente la stechiometria del materiale di partenza (target) anche a basse temperature (300°C). Nonostante questo, le stechiometria del materiale di partenza (target) anche a basse temperature (300°C). Nonostante questo, le temperature in gioco portano ad un degrado delle prestazioni della sorgente se mantenute per lunghi temperature in gioco portano ad un degrado delle prestazioni della sorgente se mantenute per lunghi periodi e la deposizione da singolo cannone non garantisce una elevata resa di produzione industriale. periodi e la deposizione da singolo cannone non garantisce una elevata resa di produzione industriale. Vantaggi e Applicazioni Vantaggi e Applicazioni La tecnologia oggetto del brevetto nasce dalla necessità di inserire la tecnica PED all’interno di una linea di La tecnologia oggetto del brevetto nasce dalla necessità di inserire la tecnica PED all’interno di una linea di produzione in continuo di moduli fotovoltaici e permette sia di mantenere altre prestazioni delle sorgenti per produzione in continuo di moduli fotovoltaici e permette sia di mantenere altre prestazioni delle sorgenti per lunghi periodi, grazie al riscaldamento del solo substrato tramite effetto Joule, sia di crescere mini-moduli di lunghi periodi, grazie al riscaldamento del solo substrato tramite effetto Joule, sia di crescere mini moduli di 16x16cm , grazie all’opportuna di disposizione di un array di sorgenti PED. 2 2 16x16cm , grazie all’opportuna di disposizione di un array di sorgenti PED. Stadio di Sviluppo Stadio di sviluppo Sono state cresciute tramite PED diverse celle solari con efficienza superiore al 15% utilizzando come Sono state cresciute tramite PED diverse celle solari con efficienza superiore al 15% utilizzando come substrato un vetro metallizzato e riscaldamento tramite effetto joule; è in fase di completamento una substrato un vetro metallizzato e riscaldamento tramite effetto joule; è in fase di completamento una macchina per lo sviluppo pre-industriale di un sistema di produzione in continuo di celle solari a film sottile di macchina per lo sviluppo pre industriale di un sistema di produzione in continuo di celle solari a film sottile CIGS basato sulla tecnica PED in cui le sorgenti sono state posizionate secondo i risultati ottenuti in 40 di CIGS basato sulla tecnica PED in cui le sorgenti sono state posizionate secondo i risultati ottenuti in questi studi. questi studi.