Nuovo modello di interazioni atomiche nelle celle solari
Nelle celle solari si ha un grande dispendio di energia sulle due interfacce all'interno del semiconduttore in silicio: lo strato di passivazione, che impedisce la perdita elettronica dal silicio, e lo strato di contatto metallico, che trasferisce la carica dalla cella solare. Gli attuali modelli non descrivono adeguatamente le interazioni sulla scala atomica e questa limitata comprensione impedisce dei miglioramenti dal punto di vista dell'efficienza. Il progetto 'Modelling of interfaces for high performance solar cell materials' (HIPERSOL), finanziato dall'UE, è stato creato per sviluppare e implementare un sistema di modellazione che affrontasse tale problema. Questo sistema dovrebbe consentire la modellazione su scale dal livello atomico fino alla dimensione completa di una cella solare e potrebbe, pertanto, consentire degli avanzamenti tecnologici sostanziali. I membri del progetto hanno integrato modelli di meccanica quantistica delle interfacce metallo-silicone e hanno sperimentato un nuovo modo di aumentare progressivamente I modelli con basso numero di atomi oltre I 100 000 atomi. Questa è la prima volta che si utilizza un modello stand-alone per prevedere interamente la durata del silicone e di altri semiconduttori in una cella solare. Un altro importante avanzamento è stato la misurazione di processi di ricombinazione sulle interfacce, una delle principali cause di una riduzione della durata media nelle celle solari. Queste misurazioni si sono ottenute sia in via teorica mediante calcolo che in via sperimentale con l'ausilio della fluorescenza; entrambi I metodi hanno prodotto risultati molto simili, convalidando in questo modo il modello. L'ambiente di modellazione multi-scala è stato utilizzato per analizzare diverse combinazioni di tecniche e materiali. Sono stati identificati fasi rate-limiting nel trasporto di elettroni, che porteranno a miglioramenti in termini di efficienza nelle celle solari future. Il sistema di modellazione di HIPERSOL ha aiutato la nostra comprensione di eventi di ricombinazione e ha migliorato la previsione di interazioni sulla scala atomica. Esso offre già diversi metodi potenziali di miglioramento dei sistemi di celle solari e può inoltre essere generalmente applicabile alla modellazione di interfacce complesse in altre aree.
