LINEA DI ATTIVITÀ
LA 4.8
Descrizione risultati raggiunti LA
Definizione e codifica di un modello teorico per stress/deformazioni.
Sviluppo di un software di simulazione completo e flessibile.
Validazione sperimentale di una struttura buffer InGaP/Si
Realizzazione di un modello per il calcolo del diagramma a bande Definizione e codifica di un modello teorico per stress/deformazioni.
Realizzazione di un modello per il calcolo del diagramma a bande
Risultati attesi nel POA
Questi strumenti costituiscono una base solida per lo sviluppo e l’integrazione di materiali III-V su silicio e per la realizzazione di celle fotovoltaiche ad alta efficienza e basso impatto ambientale da utilizzare nella building integration.
REFERENTE/I
Liberato Manna – Istituto Italiano di Tecnologia
Deliverable consegnati con questo LA
D4.10 – Rapporto tecnico: “Programma di Calcolo Automatico per la Selezione di strutture buffer per celle/Si”
D4.11 – Rapporto tecnico: “Programma di Calcolo del Diagramma a Bande di Energia”
D4.12 – Rapporto tecnico: “Caratterizzazione morfologiche e microanalisi di strutture III-V/buffer/silicio”
D4.13 – Rapporto tecnico: “Sviluppo del modello teorico stress/deformazioni e del programma di calcolo per la selezione di strutture buffer per celle InGaP/Si” D4.10 – Rapporto tecnico: “Programma di Calcolo Automatico per la Selezione di strutture buffer per celle/Si”
D4.13 – Rapporto tecnico: “Sviluppo del modello teorico stress/deformazioni e del programma di calcolo per la selezione di strutture buffer per celle InGaP/Si”
Livello di innovazione
Le celle solari III-V su silicio rappresentano una delle frontiere più promettenti del fotovoltaico ad alta efficienza. Le ricerche più avanzate, come quelle del Fraunhofer ISE, hanno raggiunto efficienze record del 35,9% con celle III-V/Si (“Tandem Photovoltaics Enables New Heights in Solar Cell Efficiencies – 35.9% for III-V//Silicon Solar Cell”, Fraunhofer ISE, 2021, Press Release), grazie all’uso di materiali come GaInAsP e tecniche di crescita epitassiale avanzate. Tuttavia, vi sono ancora dei nodi tecnologici da superare come la complessità nell’ integrazione epitassiale tra materiali III-V e silicio e le sfide nella scalabilità industriale dovute alla complessità dei processi produttivi.
L’attività svolta in questa LA del progetto IEMAP 21-24 introduce diversi elementi di innovazione rispetto allo stato dell’arte come la sostituzione del substrato GaAs con Silicio e lo sviluppo di un software per la selezione di strutture buffer che consenta la simulazione rapida di strutture epitassiali, valutando stress, strain, spessore critico e densità di difetti.
La ricerca svolta rappresenta un contributo altamente innovativo nel panorama delle celle solari III-V/Si, soprattutto per l’approccio integrato tra modellazione teorica, simulazione e sperimentazione. Lo sviluppo di strumenti software proprietari (https://github.com/ai4mat/iemap-api) per la progettazione di strutture epitassiali rappresenta un passo concreto verso la transizione industriale delle celle III-V su silicio, con un forte focus su sostenibilità e riduzione dei costi. Le celle solari III-V su silicio rappresentano una delle frontiere più promettenti del fotovoltaico ad alta efficienza. Le ricerche più avanzate, come quelle del Fraunhofer ISE, hanno raggiunto efficienze record del 35,9% con celle III-V/Si (“Tandem Photovoltaics Enables New Heights in Solar Cell Efficiencies – 35.9% for III-V//Silicon Solar Cell”, Fraunhofer ISE, 2021, Press Release), grazie all’uso di materiali come GaInAsP e tecniche di crescita epitassiale avanzate. Tuttavia, vi sono ancora dei nodi tecnologici da superare come la complessità nell’ integrazione epitassiale tra materiali III-V e silicio e le sfide nella scalabilità industriale dovute alla complessità dei processi produttivi.
La ricerca svolta rappresenta un contributo altamente innovativo nel panorama delle celle solari III-V/Si, soprattutto per l’approccio integrato tra modellazione teorica, simulazione e sperimentazione. Lo sviluppo di strumenti software proprietari (https://github.com/ai4mat/iemap-api) per la progettazione di strutture epitassiali rappresenta un passo concreto verso la transizione industriale delle celle III-V su silicio, con un forte focus su sostenibilità e riduzione dei costi.
Disseminazione
“10th World Congress of Advanced Materials”, Osaka
