Questo tipo di moduli dallo spessore di qualche millimetro,sono composti da strati di materiale semiconduttore in cui non sempre è presente il silicio e depositati generalmente come miscela di gas su supporti a basso costo (vetro, polimeri, alluminio) che danno consistenza fisica alla miscela.
Di questa categoria fanno parte:
•Silicio amorfo tradizionale(a-Si) , uno dei più commercializzati,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 , non presentando i classici problemi di fragilità o di esposizione dei moduli cristallini, sono inoltre calpestabili , flessibili e dai costi contenuti. Unica pecca della tecnologia sono le efficienza che si aggirano intorno al 6-7%, con qualche eccezione tecnologica al 9% e la stabilità nel tempo rispetto ai policristallini e ai monocristallini.
•Silicio amorfo (a-Si):H TANDEM & TRIPLE JUNCTION
Derivata dalla tecnologia precedente (a-Si:H tradizionale) questa tecnologia innovativa permette un maggior rendimento di funzionamento, il quale in alcuni casi arriva al 12% (triple junction).
In pratica vengono aggiunte ulteriori giunzioni , trattate in maniera differente, le quali hanno risposte diverse allo spettro della luce, aumentando quindi la banda di funzionamento nello spettro solare.
Ad esempio: un modulo fv costruito con questo tipo di tecnologia, paragonata al silicio cristallino C-Si, anche se di minor efficienza, a parità di potenza riesce a produrre in base annua un 20% in più di energia perché ha una migliore risposta alla radiazione solare diffusa.
La tecnologia Triple Junction Unisolar ad esempio, permette di costruire moduli fotovoltaici di tipo flessibile per svariati usi e inoltre permette di incollare le varie celle su substrati in acciaio (tetti in lamiera) e di altro materiale (guaina in PVC , etc.). La tecnologia Unisolar tra l’altro è l’unica a dare 20 anni di garanzia nel settore FILM SOTTILE.
•Telloruro di cadmio (CdTe) , in via di commercializzazione , questo materiale semiconduttore, permette di realizzare moduli fotovoltaici con peculiarità del tutto simili a quelle realizzate con il costoso arsenurio di gallio.
Le caratteristiche meccaniche sono ottime , con appena uno strato attivo di 5 micron si riescono a costruire celle con rendimenti superiori al 15%.Rimane tuttavia ancora non del tutto soddisfacente la produzione su larga scala ed il rendimento globale del modulo.
•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, anche del 40%, dovuti alla proprietà di avere un gap diretto (a differenza del silicio).
Viene impiegata soprattutto per applicazioni militari,spaziali 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.
•Rame indio selenio (CIS) e il CIGS (rame indio gallio selenio), Dal punto di vista economico queste celle sono tra le più promettenti,in quanto utilizzano substrati a basso costo e processi altamenti automatizzabili , con rendimenti vicini al 12% .
Se pur anche la stabilità delle prestazioni in esterno sia maggiore dei moduli in silicio amorfo, questa recente tecnologia non permette ancora di avere un grado di uniformità adeguato nella produzione in serie.
Sebbene i costi di produzione caratteristici di queste tecnologie non siano ancora tali da renderle decisamente vantaggiose per l’utente finale rispetto alle fonti energetiche tradizionali, restano ancora ampi margini di ottimizzazione dei processi industriali che evidenziano prospettive promettenti.
Varianti e novità
•Eterogiunzione (HIT), è una giunzione tra sostanze diverse, in cui viene impiegato uno strato di silicio cristallino come superficie di sostegno di uno o più strati amorfi o cristallini, ognuno dei quali ottimizzato per una specifica sotto-banda di radiazioni.
La tecnologia HIT (with Intrinsic Thin layer) ad esempio ,delle celle fotovoltaiche SANYO è basata su un sottile wafer di silicio monocristallino circondato da un film di silicio amorfo ultrasottile.
Questa tipologia di prodotto è caratterizzata da elevati rendimenti 17,2% ,(19,2% della cella) e richiede una avanzata tecnologia di realizzazione.
•Silicio microsferico, in cui si impiega silicio policristallino ridotto in sfere del diametro di circa 0,75 mm ingabbiate in un substrato di alluminio mediamente flessibile.
•Le Celle solari di Terza e Quarta generazione, saranno completamente diverse dalle attuali soluzioni e tralasceranno il concetto di giunzione p-n.I dispositivi di terza generazione includeranno le celle fotoelettrochimiche, le polymer cell e le nanocrystal solar cells. La quarta includerà una particolare tecnologia composita in grado di usare polimeri con nano particelle in modo da sintetizzare un layer multi spettro.
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