Composti inorganici per energia solare e altre energie rinnovabili

Presentazione sul tema: "Composti inorganici per energia solare e altre energie rinnovabili"— Transcript della presentazione:

1 Composti inorganici per energia solare e altre energie rinnovabili
Tesi disponibili presso il gruppo di chimica fisica del centro Mibsolar e dipartimento di scienza dei materiali

2 Celle solari : situazione
c-Silicon solar cells Today, approximately 90 % of cumulative installed PV modules are based on crystalline silicon (c-Si) technology $ /Wp Higher efficiency , lower cost NEW DEVICES : NEW PRODUCTS ( Building Integration Photovoltaic ) aumentare ulteriormente il rapporto efficienza /costo Inorganic thin-film technologies CIGS Cu(In,Ga)Se2 High efficiency 20 % New material : Cu2ZnSnS4 Organic thin film technologies DDSC - PEROSKITE Prof. Abbotto

3 Quaternary solid solution – chalcopyrite lattice structure
Inorganic Thin film: CIGS: Cu(InGa)Se2 Quaternary solid solution – chalcopyrite lattice structure E’ una struttura diamod –like In e il Ga occupano le stesse posizioni reticolari , Le possibili fasi nel sistema Cu-In-Se sono indicate in questo digarnna di fase Il materiale CIS per celle solari ha una composizione chre giace su questa retta tra Cu2Se e In2Se3 . Sopra ci sono le fasi c osidette ODC (ordered defects compunds) che hanno la stessa struttura , ma elevate denità di difetti di punto. Philip Jackson et al. Prog. Photovolt. Res. Appl. (2007) 15:507 Record of Efficiency (20.3 %) (21.7% ZSW 2015) (16 % module efficiency Manz AG) Intrinsic p-type doping Direct bandgap: 1.1<Egap< 1.4 eV [Eg (xGa)= (1-x) x(1-x)] Ideal CIGS thickness ≈ 2μm High level of deviation from stoichiometry can be tolerated CGI=[Cu]/[In]+[Ga] ; GGI = [Ga]/[Ga]+[In]

4 CIGS @ MIB-SOLAR: hybrid sputtering /evaporation growth process
CIGS deposition chamber Cu Ga Pump Heaters Se evaporation source (T3) DC Sputtering Sample T1 T1 substrate temperature T2 evaporation cell In Se Current contact SUBSTRATES: – 14 x 11 cm2 soda lime glass -120 x 14 cm2 Cr stainless steel foil - 120 x 14 cm2 polyimide foil

5 COMPOSTI INORGANICI PER ENERGIA SOLARE
Prof. S. Binetti Dip. Scienza dei Materiali Argomento di TESI : ottimizzare il processo di crescita , le proprietà chimico fisiche del materiale e la relazione con le proprietà del dispositivo In pratica : Preparazione chimica dei substrati, crescita dei vari strati assorbitore e eterogiunzione (metodi fisici e chimici) caratterizzazione spettroscopiche (Raman ; fluorescenza) Relatore : Simona Binetti

6 Tesi : Ricerca e studio di materiali alternativi (Cd-free) per la realizzazione della giunzione
Zn2SnO4 The deposition of the ZTO films was operated both from a ceramic target (75wt% ZnO – 25wt%. SnO2) and from two metal targets (Zn and Sn) to form a metal bi-layer stack followed by an oxidation

7 Tesi : Crescita e caratterizzazione di materiali alternativi quali : Cu2ZnSnS4
1 . Metal Precursos : sputtering RF from Cu, Zn, Sn (5N) target on 5x2 cm2 Mo coated soda lime glasses (SLG) Mo back contact deposited by DC magnetron sputtering (1 µm thick). Working pressure P=6∙10-3 mBar 2 . Sulphurization process 0.5 – 0.2 g of S in graphite crucible @ 250 °C in Ar flow = cm3/min T= 550 °C time = 60 min 450 °C No Cux S in Raman spectrum che dovrebbe essere tra 450 e 500 cm-1 X-ray diffraction (XRD) measurements using a Siemens D500 instrument in the standard theta 2 theta configuration with a Cu Ka radiation (1.5406A ˚ ). Spessore ? E detector del siemes d500 e stimare la dimensione dei grani dalla Scherrer e il rapporto tra le composizioni Cos’è il 4 picco indicato a 250 cm-1 nel raman ? È il 266 si è spostata la freccia ? Alessia hai fatto anche la PL su CZTS mi sembra di no , vero ? Il 356 potrebbe essere del cts è troppo intenso per essere del czts glass

8 1 . SC(NH2)2 (l) 180-200 °C NH2CN(l) + H2S(g)
TESI : Crescita e caratterizzazione di materiali alternativi quali : Cu2ZnSnS4 via metodi chimici Reagents Solvents (CH3COO)2 Cu · H2O – 0.05 M CH3OH (90%) (CH3COO)2 Zn · 2H2O – M OHCH2CH2OH (10%) SnCl2· 2H2O – M + PVA (0.50 ml) H2NCSNH2 – 0.11 M Annealing 1 . SC(NH2)2 (l) °C NH2CN(l) + H2S(g) Poliammide 450 °C in S2

9 Purificazione BioGas e assorbimento chimico CO2
Biogas prodotto da digestione anerobica e aerobica , da scarti animali e vegetali contiene il 30% di metano, il 20% di CO2, .. Purificazione BioGas e assorbimento chimico CO2 CH4 CH4 + CO2 Biogas assorbim raffreddamento de-assorbim riscaldamento Il processo di mineralizzazione del rifiuto produce percolato organico che viene immesso in una vasca di digestione aerobica. Il biogas prodotto (200 m3/ora) contiene il 30% di metano, il 20% di CO2, Biogas prodotto da digestione anerobica e aerobica , da scarti animali e vegetali .. Il lavoro di ricerca è indirizzato, a testare sistemi molecolari capaci di assorbire selettivamente la CO2 di una rapida rigenerazione con bassa volatilità bassa o nulla tossicità per l’uomo e per l’ambiente Storage CO2

10 Ionic Liquids: green chemistry
Liq Ionico 1 m3/h