Il laboratorio svolge la sua attività nel settore delle tecnologie e metodologie per lo sviluppo sostenibile, con particolare attenzione alla progettazione energetica (efficienza e uso di fonti rinnovabili), all’analisi e valutazione di sostenibilità ambientale di processi e prodotti e alle tecnologie ICT e all’ innovazione organizzativa, al fine di ridurre l’utilizzo di materiali ed energia e di rendere efficienti i processi aziendali.

Attività di consulenza e partnership in progetti da sottoporre a richiesta di finanziamento. Nei progetti POR, punteggio se il progetto coinvolge partner appartenente al laboratorio Regionale

http://www.lisealab.it/

SOTTOPROGETTI

1- Uso delle fonti rinnovabili e progettazione energetica

• Sistemi per la produzione di energia da biomasse agroforestali e filiere agroenergetiche • Sistemi per la generazione eolica • Tecnologie fotovoltaiche innovative • Efficienza energetica nell’edilizia esistente • Idrogeno come vettore energetico per le fonti rinnovabili attraverso elettrolisi ad alta pressione • Studio di pre-fattibilità per la realizzazione di una piattaforma per

dimostrazione/sperimentazione di impianti di produzione di energia da fonti rinnovabili, compatibili con le caratteristiche del territorio e funzionali alla realizzazione del piano energetico regionale

2 - Analisi e valutazioni di sostenibilità ambientale• Valutazione dell’impatto ambientale connesso con impianti di produzione energetica da fonti

rinnovabili e sua riduzione • Strumenti e metodi per lo sviluppo di Aree Produttive Ecologicamente Attrezzate (APEA) • Laboratorio LCA ed Ecodesign 4 Valutazione delle sorgenti prevalenti di inquinanti in aree

agricole

3 - Reti di imprese e dematerializzazione dei processi produttivi, innovazione organizzativa e tecnologie per l’interoperabilità

• Metodologie e strumenti per l’interoperabilità, la riduzione del time to market e la virtualizzazione dei processi

• Modelli di e-business nella reverse logistics • Promozione dell’eAdoption e roadmapping sulle ICT nell’ottica dello sviluppo sostenibile

Tecnologie fotovoltaiche innovative Tecnologie fotovoltaiche innovativeResponsabile Nadia Camaioni (CNR-ISOF)

L’obiettivo è la valutazione di tecnologie low-cost per la produzione di dispositivi per la conversione fotovoltaica dell’energia solare; tecnologie che comportino costi contenuti di start-up e che favoriscano la riqualificazione delle realtà produttive esistenti e/o la nascita di nuove attività imprenditoriali.

Task 1 Impiego di materiali ‘plastici’ nella realizzazione di dispositivi per sistemi fotovoltaici

Task 2 Applicazione della tecnologia della cella ad eterogiunzione su substrati in silicio a basso costo

Task 3 Celle solari a film sottile per convertitori termofotovoltaici

Task 4 Divulgazione del patrimonio di conoscenze del Laboratorio

Task 5 Servizio di validazione tecnologica di sistemi di conversione elettronica per pannelli fotovoltaici e di interfacciamento con la rete

Risultati attesi Report sulle possibilità applicative della tecniche di stampa per la deposizione di film sottili plastici ed elettroattiviReport sulle possibilità realizzative di lastre di PMMA drogato, con le richieste proprietà ottiche per l’applicazione dei concentratori luminescentiReport sui materiali plastici più promettenti per la realizzazione di sistemi ottici cromatici, tenendo conto delle loro caratteristiche dispersive, di assorbimento, di stabilità temporale (anche sotto flusso UV) e di costo. Progettazione di un dispositivo ottico effettivamente realizzabile che generi due aree fisicamente separate di radiazione solare concentrata, per l’impiego simultaneo di almeno due tipologie di celle fotovoltaiche nei sistemi a concentrazione. Report sull’applicazione della tecnologia della cella ad eterogiunzione su substrati in silicio policristallino. Report sulla potenzialità dell’impiego di celle a base di Germanio e CuInSe2 in convertitori termofotovoltaici sia sul piano delle prestazioni che su quello dell’analisi economica e di mercatoReport sulle attività di validazione tecnologica di sistemi di conversione elettronica per pannelli fotovoltaici e di interfacciamento con la rete

La cella solare a eterogiunzione a-Si/c-Si

Ag grid

ITO ~ 80 nmp-layer~20 nm

i-layer 1 - 5 nm

c-Si 350 m

n+ c-Si ~ 50 nm

Al

Struttura del dispositivo

evaporazione

sputtering

PLASMA enhanced CVD

PLASMA enhanced CVD

evaporazione

wafer silicio

Eterogiunzione amorfo/cristallino

Cella a giunzione diffusa

Trattamente termico per produrre la diffusione del drogante in profondità (drive-in)

Temperature: fra 800 e 900°C

Cella a eterogiunzione

Immersione del wafer in un plasma contenente silicio e drogante. Si forma uno strato di silicio drogato

Temperature: fino a 200°C

FORNO

+

-PLASMA

Cella a giunzione diffusa

Potenziale di diffusione: caratteristico del c-Si (<1V)

Cella a eterogiunzione

Potenziale di diffusione: caratteristico della giunzione a-Si:c-Si (1.45 V)

Potenzialità per maggiore Voc

Eterogiunzione amorfo/cristallino

Cella a giunzione diffusa

Potenziale di diffusione: caratteristico del c-Si (<1V)

Cella a eterogiunzione

Potenziale di diffusione: caratteristico della giunzione a-Si:c-Si (1.45 V)

Potenzialità per maggiore Vocemettitore base

Wafer n

Wafer p

Wafer p

HJ, p/n

HJ, n/p

Giunzione diffusa

qVD1.5 eV

qVD 1 eV

qVD 0.9 eV

Cella a giunzione diffusa

Emettitore spesso: bassa resistività, conduzione laterale sufficiente

Cella a eterogiunzione

Emettitore sottile: conduzione laterale insufficiente, necessità di un ARC conduttivo

Si3N4 = isolanteTCO = conduttore

Cella a giunzione diffusa

Alta temperatura: degrado del tempo di vita wafer c-Si

Cella a eterogiunzione

Bassa temperatura: assenza di degrado

Migliore budget termico

Cella a giunzione diffusa Cella a eterogiunzione

Migliore coefficiente termico per la Voc

Cella a giunzione diffusa

Passivazione: Si3N4

Cella a eterogiunzione

Passivazione: a-Si

MIGLIORE PASSIVAZIONE

Cella a eterogiunzione

Maggiore tensione di diffusione: maggiore Voc

Bassa temperatura: minore degrado del wafer

Migliore budget termico

Migliore coefficiente termico della Voc

Migliore passivazione : potenzialità per maggiore efficienza

Trattamenti superficiali: critici

•Trattamenti superficiali accurati

•Plasma “soft”: danneggiamento limitato

•No shock termici

•TCO ad alta trasparenza nell’IR

•Metallizzazione: maggiore aspect ratio (migliore pasta serigrafica)

SANYO

2007

0.725 V38.89 mA/cm2

FF=0.791= 22.3%

CZ n, 200 mArea: 100.5 cm2

Contatti: serigrafiaTrattamenti alta T:NO

Prototipo:Mini modulo366 cm2

= 20.6%EPVSEC Valencia 2008

Cella HJ silicio multicristallino

Materiale sempre più diffuso, a costo inferiore, che ormai si riesce a passivare molto bene

Conversione fotovoltaica dell’energia solare: studio e realizzazione di prototipi di celle solari per produzione industriale Finanziamento: Fondazione Carisbo

Obiettivo:Sviluppare nuove e più avanzate tecnologie per la realizzazione di prototipi di celle solari, di alta efficienza e basso costo, basati su silicio di grado solare. Progetto in corsoDurata: 1 anno rinnovabileInizio: 1 luglio 2008Finanziamento IMM: 40 k€ su 24 mesi(Borsa Canino)

Pretrattamenti superficiali

Temperatura

Diffusione di H per passivazione dei bordi di grano

Trattamenti termici successivi

Collaborazione con ENEA-CASACCIA

1E14 1E15101

102

103

epi-i

100°C

160°CSe

ff (cm

/s)

p (cm-3)