Nuove celle solari ancora più efficienti
Attualmente, si registra una domanda crescente di cellule fotovoltaiche di piccole dimensioni, semitrasparenti e dalle forme personalizzabili. Di conseguenza, la riparazione e il riutilizzo di celle solari difettose dovrebbero garantire un vantaggio competitivo al settore fotovoltaico europeo. Il progetto REPTILE ("Repairing of photovoltaic wafers and solar cells by laser enabled silicon processing"), finanziato dall'UE, ha messo a disposizione degli esperti tecnologie e metodologie in grado di trasformare materiali economici (scarti di celle e wafer) in celle e moduli PV di piccole dimensioni, personalizzabili ed efficienti. Le tecniche adottate garantiscono maggiori livelli di efficienza rispetto ai moduli prodotti mediante celle solari standard. Questa nuova idea si basa sul riconoscimento e la classificazione automatici dei difetti nelle classi di celle C o D e sulla successiva esecuzione di un trattamento laser automatizzato che consente di ottenere celle di classe A di dimensioni più ridotte. Inoltre, un algoritmo computerizzato seleziona la geometria ottimale in grado di garantire un livello di efficienza ottimale delle celle e una quantità minima di scarti di materiali. Il prototipo del sistema REPTILE consiste in uno strumento laser senza contatto che taglia e isola le parti non difettose. Ai fini del rilevamento dei difetti e della creazione del sistema di riparazione laser con il livello di automazione e di flessibilità richiesto, sono stati realizzati uno dispositivo e un software di visione. Un altro elemento chiave del prototipo consiste nel sistema di caratterizzazione automatica integrato nello strumento laser. È stata quindi sottoposta a sperimentazione una potente combinazione tra luminescenza e termografia utile ai fini del rilevamento e della caratterizzazione di tutti i principali difetti con una risoluzione spaziale sufficiente ad alimentare il sistema di riparazione. È stato inoltre realizzato un nuovo modello di pinza in grado di separare automaticamente le celle durante la fase di ordinamento e di reinserire i pezzi riparati e modificati nella linea di produzione. L'utilizzo del prototipo creato nell'ambito del progetto ha consentito ai ricercatori di ideare moduli nello stadio di prova di concetto a partire da celle solari riparate e di valutare l'efficacia del processo di riparazione stesso. Questi dispositivi hanno rivelato prestazioni equivalenti o addirittura superiori rispetto alle celle standard di classe A. L'iniziativa ha consentito di colmare il divario tra il mercato fotovoltaico europeo e le piccole e medie imprese (PMI). Il trattamento delle celle e dei wafer rifiutati consente pertanto a queste realtà industriali di affacciarsi su nuovi mercati.
Parole chiave
Cella solare, laser, fotovoltaico, wafer fotovoltaico, lavorazione del silicio, scarti di materiali