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									Effetto fotovoltaico: passaggio corrente indotto
da illuminazione

•Becquerel 1839 in soluzione chimica
•1877 I osservazione in solido: selenio
•Comprensione: Einstein (1905) e Schottky (1930)
•I cella solare in Si (1954):Chapin, Pearson and
Fuller
•Da lì in poi celle Si policristallino, Si amorfo,
multigiunzione e (1991) DSSC




                 Dispositivi a semiconduttore        1
Condizioni lavoro cella solare: IV quadrante
Caratteristica I-V giunzione



                                          Q(VBI-V0C)




   V0C: potenziale a circuito aperto ≤VBI
           Dispositivi a semiconduttore         2
                 Circuito equivalente cella solare
                                                                  I

IL
                       ID
                                                        Rs

                                                             RL
                                                  RSH




     Caso ideale RSH ( perdite) infinita e Rs=0
     (R.serie): la corrente I=ID-IL
                         Dispositivi a semiconduttore                 3
Cella solare




               Dispositivi a semiconduttore   5
Cella solare : max potenza utilizzabile




                      Dispositivi a semiconduttore   6
Fill factor:                                        1
                                     Vm  VOC          ln(1 Vm )
                                                    
    I mVm                                            1
F                                    Im  IL (1
                                                    Vm
                                                        )
   I SCVOC                               q
                                     
                                        kB T



                     




               Dispositivi a semiconduttore                           7
     Misura del fill factor



                                               Rs

                                         RSH        RL




F≈0.8 OK : stima quanto è quadrata la caratteristica
F determina anche =Pmax/Pinc=FxIscVOC/Pinc
                Dispositivi a semiconduttore             8
Casi reali




             Dispositivi a semiconduttore   9
Shunt and series resistance

                                                 e(V  RS I )  
                                    I  I S  exp
                                                                 1  I L
                                                                     
                                                    KT         




               Dispositivi a semiconduttore                         10
Dispositivi a semiconduttore   11
Confronto caratteristiche ideali e reali




             Dispositivi a semiconduttore   12
                           Pmax

Potenza




          Dispositivi a semiconduttore   13
CIS:Copper-indium selenide
                   Dispositivi a semiconduttore   14
Un po’ di informazioni:
Sole:BB @5800K (AM0: air mass 0)
Energia che raggiunge la terra:
1.8x1017 W year ( 104 volte fabbisogno
energetico)


Densità energia all’atmosfera: ≈1370 W/m2




               Dispositivi a semiconduttore   15
Definizione di Air
Mass 0 (AM0) e Amx


X=1/sen(s)




                 Dispositivi a semiconduttore   16
Quale materiale per celle solari?




              Dispositivi a semiconduttore   17
Efficienza cella solare: dipende da Eg



                                           Si= 31%
                                           @C=1
                                           @AM 1.5
                                           Pinc=844 W/m2




            Dispositivi a semiconduttore             18
Struttura cella solare




            Dispositivi a semiconduttore   19
Struttura cella solare




              Dispositivi a semiconduttore   20
Celle multigiunzione




            Dispositivi a semiconduttore   21
Dispositivi a semiconduttore   22
Dye-sensitized solar cell: DSSC ( Grätzel cell)




            Dispositivi a semiconduttore          23
Componenti:
• Dye-tunabilità
• TiO2
• Elettrolita
• Supporto conduttivo ( Vetro)



   Confronto Si:
   Lower cost
   Lower impact for recycling
   Higher flexibility

   But:
   Lower efficiency
               Dispositivi a semiconduttore   24
                               TiO2: fotocatalisi




Dispositivi a semiconduttore                  25
                                                     Supporto rigido




Ma anche flessibile




                      Dispositivi a semiconduttore                     26
Dispositivi a semiconduttore   27
               Standard Home-Made DSSC




Dispositivi a semiconduttore       28
  Best DSSC




Dispositivi a semiconduttore   29
                               Ottimizzazione
                               raccolta con
                               concentratori




Dispositivi a semiconduttore                    30
Dispositivi a semiconduttore   31
Dispositivi a semiconduttore   32
Dispositivi a semiconduttore   33
                               Concentrazione
                               500x


Dispositivi a semiconduttore            34
Dispositivi a semiconduttore   35
A che prezzo?




Dispositivi a semiconduttore   36
Dispositivi a semiconduttore   37

								
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