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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

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