27 March 2008
I moduli fotovoltaici a film sottile utilizzano diversi materiali:
- Silicio amorfo, in cui gli atomi silicei vengono deposti chimicamente in forma amorfa, ovvero strutturalmente disorganizzata, sulla superficie di sostegno. Questa tecnologia impiega quantità molto esigue di silicio (spessori dell'ordine del micron). I moduli in silicio amorfo dimostrano in genere di una efficienza meno costante delle altre tecnologie rispetto ai valori nominali, pur avendo garanzie in linea con il mercato. Hanno un’efficienza bassa (8%), ma sono molto più economiche da produrre. Il silicio amorfo possiede un bandgap maggiore del silicio cristallino: ciò significa che è più efficiente nell’assorbire la parte visibile dello spettro della luce solare, ma fallisce nel raccoglierne la parte infrarossa.
- Tellururo di cadmio (CdTe) è un composto chimico cristallino formato da cadmio e tellurio con una struttura cristallina di blenda. Viene utilizzato principalmente per la costruzione delle celle solari.
Le celle basate sul CdTe risultano più facilmente riproducibili e più adatte a una produzione di tipo industriale a basso costo, principalmente per la semplicità dei processi di deposizione. Il CdTe ha un “gap” di energia tra banda di conduzione e banda di valenza di circa 1,45 eV, è quindi un materiale particolarmente adatto ad assorbire la luce solare. Inoltre è un semiconduttore a gap diretto, il che significa, di fatto, che l’assorbimento è molto più efficiente di quanto non avvenga nel Silicio.
Il coefficiente di assorbimento per la luce visibile è infatti maggiore di 104 cm-1 così che in pochi µm (milionesimi di metro) di spessore vengono assorbiti più del 90% dei fotoni incidenti.
Grazie a queste caratteristiche, nonostante che il CdTe sia molto difficile da “drogare” in modo artificiale, ci si può aspettare che celle solari a base di CdTe, illuminate con luce solare, possano arrivare ad efficienze intorno al 20% con densità di corrente dell’ordine di 27 mA/cm2 e fotovoltaggio maggiore di 880 mV. Valori ovviamente ancora “teorici”. - Solfuro di cadmio (CdS) microcristallino, che presenta costi di produzione molto bassi in quanto la tecnologia impiegata per la sua produzione non richiede il raggiungimento delle temperature elevatissime necessarie invece alla fusione e purificazione del silicio. Esso viene applicato ad un supporto metallico per spray-coating, cioè viene letteralmente spruzzato come una vernice. Tra gli svantaggi legati alla produzione di questo genere di celle fotovoltaiche vi è la tossicità del cadmio ed il basso rendimento del dispositivo.
- Arseniuro di gallio (GaAs), una lega binaria con proprietà semiconduttive, in grado di assicurare rendimenti elevatissimi, dovuti alla proprietà di avere un gap diretto (a differenza del silicio). Viene impiegata soprattutto per applicazioni militari o scientifiche avanzate (come missioni automatizzate di esplorazione planetaria o fotorivelatori particolarmente sensibili). Tuttavia il costo proibitivo del materiale monocristallino, a partire dal quale sono realizzate le celle, lo ha destinato ad un impiego di nicchia.
- Diseleniuro di indio rame (CIS), con opacità variabile dal 100% al 70% ottenuta mediante fori ricavati direttamente nel film.
- Diseleniuro di indio rame gallio (CIGS)
