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LE CELLE
FOTOVOLTAICHE DYE
SENSITIZED
1) LE CELLE "A PIGMENTI SENSIBILI" (O DYE-SENSITIZED)
Le celle "a pigmenti sensibili" (note in inglese come dye-sensitized) - dette anche celle di Gratzel dal nome del chimico svizzero che le ha inventate nel 1991, o celle fotoelettrochimiche - sono un particolare tipo di celle fotovoltaiche ibride che usano un pigmento organico colorato (dye) per assorbire la luce e creare una coppia elettrone-lacuna, come conduttore delle lacune impiegano un elettrolita liquido, mentre il conduttore di elettroni è costituito da uno strato semiconduttore di ossido metallico nanoporoso. Queste celle, che appartengono al gruppo delle celle a film sottile ma hanno un'efficienza più bassa, si caratterizzano per il costo molto basso e per la semplicità dell'apparato necessario per produrle. Poiché l'uso di un elettrolita liquido impone l'uso di un sigillante per contenere il liquido in un film sottile, una possibile alternativa è sostituirlo con nanopolimeri conduttori, il che consente di realizzare una vernice meno efficiente ma utilizzabile su vari materiali flessibili e non con un processo di stampa.
2) LE CELLE SOLARI IBRIDE
Le celle ibride sono il principale tipo di celle solari organiche su cui oggi si fa ricerca, e combinano i vantaggi degli innovativi semiconduttori organici con quelli dei classici semiconduttori inorganici. Nelle celle solari tradizionali, cioè quelle al silicio cristallino, si usano due strati di semiconduttori, uno con eccesso di elettroni (strato n) e uno con eccesso di "lacune" (strato p): quando gli elettroni della cella assorbono un fotone di luce, si genera una coppia "lacuna-elettrone" che induce un flusso di corrente. Il fotovoltaico ibrido - ad es. del tipo "polimero-nanoparticelle" - utilizza, al posto della "giunzione p-n" fra gli strati p ed n, una giunzione fra uno strato di polimeri organici e uno strato di materiali inorganici per assorbire la luce e per trasportare gli elettroni, e dunque la corrente. La giunzione viene creata assemblando su una matrice polimerica delle nanoparticelle di semiconduttore inorganico, secondo una geometria che massimizza l'efficienza del dispositivo, attualmente intorno ad appena il 2-3%.
3) MIGLIORARE L'EFFICIENZA CON I "QUANTUM DOTS"
In parte, i ricercatori hanno migliorato le prestazioni delle celle solari ibride "regolando" le proprietà dei nanomateriali in modo tale da fargli svolgere al meglio una particolare applicazione, come ad es. l'assorbimento della luce. Quando la dimensione di un materiale diventa comparabile con l'estensione spaziale degli elettroni che lo occupano, tali materiali esibiscono effetti di "confinamento quantistico": in pratica, proprietà ottiche ed elettriche particolari. Per esempio, certi nanocristalli semiconduttori inorganici permettono di assorbire fotoni di luce di bassa energia (ad es. luce ultravioletta) e di convertirli in qualche modo in fotoni di energia più alta, in grado di dar luogo al normale processo fotovoltaico che si svolge in una cella polimerica. I materiali con tali proprietà sono comunemente noti come "punti quantici" (o quantum dots), a indicare che sono confinati dal punto di vista quantistico in tre dimensioni. L'utilizzo dei nanomateriali quantistici permette, quindi, di migliorare l'efficienza di una cella.
4) L'EVOLUZIONE DELLE CELLE POLIMERICHE
L'attenzione dei ricercatori a caccia di alternative alle celle solari tradizionali si è da tempo focalizzata sulle celle polimeriche, o "plastiche", sviluppate fin dagli anni Settanta, quando sono emersi i polimeri conduttori. Tuttavia, le proprietà elettriche e ottiche di tali polimeri non erano comparabili con quelle dei classici materiali semiconduttori cristallini usati nelle comuni celle al silicio, perciò inizialmente le prestazioni sono state molto scarse, specie riguardo l'efficienza. Fortunatamente, in seguito sono stati prodotti una varietà di nanomateriali - materiali che hanno almeno una dimensione misurata sulla nanoscala, o 10-9 metri - che hanno permesso significativi miglioramenti nelle celle polimeriche. Così, oggi l'interesse degli scienziati va soprattutto alle celle polimeriche organiche - cioè basate sul carbonio - e, in particolare, agli approcci ibridi, in cui dei nanomateriali semiconduttori fotoattivi inorganici vengono introdotti in celle FV basate su una sottile pellicola polimerica organica che fa da matrice.
5) LE TRE GENERAZIONI DI CELLE SOLARI
Le celle fotovoltaiche "di terza generazione" sono celle solari potenzialmente capaci di superare i limiti delle celle tradizionali: sia quelle di "prima generazione" (basate sul silicio cristallino e usate nei comuni pannelli monocristallini e policristallini), sia quelle di "seconda generazione" (basate sulla riduzione dei costi delle celle di prima generazione mediante l'impiego di tecnologie di "film sottile", usate negli attuali pannelli a silicio amorfo o, più in generale, nei moduli fotovoltaici a film sottile). A differenza delle generazioni precedenti, tuttavia, la terza generazione è abbastanza ambigua dal punto di vista delle tecnologie e dei materiali che utilizza, poiché comprende una varietà di approcci diversi che teoricamente hanno il potenziale per raggiungere l'obiettivo desiderato, e che includono, fra gli altri: le celle polimeriche e il fotovoltaico organico, le celle ibride, le celle multigiunzione (usate nel fotovoltaico a concentrazione) e a tandem, le celle a nanocristalli, le celle basate sui quantum dots, etc.
INDICE
HOMEPAGE E INDICE COMPLETO
LE TECNOLOGIE PRINCIPALI DI CUI MI OCCUPO
UNA GUIDA AGLI INCENTIVI STATALI
GLI 8 PASSI PER UN IMPIANTO "CHIAVI IN MANO"
LA PROGETTAZIONE DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO
COME OTTENERE UN FINANZIAMENTO BANCARIO
IMPIANTI RESIDENZIALI: (1) FOTOVOLTAICI - (2) EOLICI
ESEMPIO DI IMPIANTO FOTOVOLTAICO PER PICCOLA IMPRESA
ESEMPIO DI IMPIANTO FOTOVOLTAICO INDUSTRIALE
ES. DI GRANDI IMPIANTI INDUSTRIALI (EOLICO E SOLARE TERMODINAMICO)
LE 20 RAGIONI DEL "BOOM" DEL FOTOVOLTAICO
IL REGIME DI "SCAMBIO SUL POSTO" NEL FOTOVOLTAICO
QUANTO COSTA UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO?
PREVENTIVO DI IMPIANTO FV SU TETTO DA: 3 kW - 6 kW - 15 kW - 200 kW
PREVENTIVO DI IMPIANTO FV SU PENSILINE DA: 10 kW - 500 kW
BUSINESS PLAN DI IMPIANTO FV A TERRA DA: 100 kW - 1 MW
BUSINESS PLAN DI IMPIANTO FV SU SERRA DA: 50 kW - 1 MW
USARE LE BIOMASSE COME FONTE DI ENERGIA
TERRENI CANTIERABILI IN AFFITTO: UN NUOVO BUSINESS
LA "CASA ECOLOGICA" E IL RISPARMIO ENERGETICO
UN IMPIANTO SOLARE TERMICO COMBINATO
RIVOLUZIONE FOTOVOLTAICA - IL FOTOVOLTAICO DI TERZA GENERAZIONE
RIVOLUZIONE FOTOVOLTAICA - LE PELLICOLE E LE VERNICI FOTOVOLTAICHE
CELLE SOLARI - I PRINCIPALI TIPI DI CELLE FOTOVOLTAICHE RIGIDE
CELLE SOLARI - CELLE POLIMERICHE, ORGANICHE, IBRIDE, A PIGMENTI
CELLE SOLARI - LA RIVOLUZIONE NANOTECNOLOGICA ED I NANOMATERIALI
CELLE SOLARI - ESEMPI DI CELLE FOTOVOLTAICHE DI TERZA GENERAZIONE
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PRINCIPALI TIPI DI MODULI SUL MERCATO
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I COLORATI, BIFACCIALI, CILINDRICI, ETC.
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PANNELLI CINESI SONO UNA BUONA SCELTA?
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I SISTEMI MOLTIPLICATORI SOLARI (<2 X)
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PANNELLI A BASSA CONCENTRAZIONE (2-20 X)
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PANNELLI A MEDIA CONCENTRAZIONE (20-500 X)
PANNELLI FOTOVOLTAICI - I PANNELLI AD ALTA CONCENTRAZIONE (>500 X)
PANNELLI FOTOVOLTAICI - QUANTO COSTA UN PANNELLO A CONCENTRAZIONE
PANNELLI FOTOVOLTAICI - PANNELLI A CONCENTRAZIONE VS. TRADIZIONALI
CONCENTRATORI FOTOVOLTAICI - I DIVERSI TIPI DI CONCENTRATORI
CONCENTRATORI FOTOVOLTAICI - VARI SISTEMI A BASSA CONCENTRAZIONE
CONCENTRATORI FOTOVOLTAICI - VARI SISTEMI AD ALTA CONCENTRAZIONE
INSEGUITORI SOLARI - LE DIVERSE TIPOLOGIE DI INSEGUITORI SOLARI
INSEGUITORI SOLARI - VARI TIPI DI INSEGUITORI MONOASSIALI
INSEGUITORI SOLARI - VARI TIPI DI INSEGUITORI BIASSIALI
PARCHI FOTOVOLTAICI - IMPIANTI FOTOVOLTAICI DI PRIMA GENERAZIONE
PARCHI FOTOVOLTAICI - IMPIANTI FOTOVOLTAICI DI SECONDA GENERAZIONE
PARCHI FOTOVOLTAICI - IMPIANTI FOTOVOLTAICI DI TERZA GENERAZIONE
PARCHI FOTOVOLTAICI - CONFRONTO FRA I VARI TIPI DI PARCHI
FV INTEGRATO IN EDIFICI - COSA È IL FOTOVOLTAICO INTEGRATO N. EDIFICI
FV INTEGRATO IN EDIFICI - LE PRINCIPALI TECNOLOGIE UTILIZZATE
FV INTEGRATO IN EDIFICI - L'INTEGRAZIONE IN FACCIATE, FINESTRE, ETC.
FV INTEGRATO IN EDIFICI - ES. DI PRODOTTI DEL FV INTEGRATO IN FACCIATE
FV INTEGRATO IN EDIFICI - L'INTEGRAZIONE IN TETTI, LUCERNARI, ETC.
FV INTEGRATO IN EDIFICI - ES. DI PRODOTTI DEL FV INTEGRATO NEI TETTI
FV INTEGRATO IN EDIFICI - I VARI TIPI DI VETRI FOTOVOLTAICI ESISTENTI
FV INTEGRATO IN EDIFICI - ES. DI VETRI FOTOVOLTAICI DEL FUTURO
FV INTEGRATO IN EDIFICI - ALCUNI SUGGERIMENTI PER LA PROGETTAZIONE
FV INTEGRATO IN EDIFICI - I VANTAGGI DEL FV INTEGRATO NEGLI EDIFICI
FV INTEGRATO IN EDIFICI - QUANTO COSTA IL FOTOVOLTAICO INTEGRATO?
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