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Giovedì 25 marzo 2021 si è tenuto in modalità telematica la terza Energy Talk dell’anno, intitolata “Tecnologie Fotovoltaiche ieri, oggi e domani” con relatore il prof. Matteo Meneghini, docente dell’Università di Padova, dove svolge attività di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione.

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Dopo aver introdotto i principi fisici fondamentali della conversione fotovoltaica tramite dispositivi a semiconduttori, il prof. Meneghini ha offerto una panoramica delle principali tecnologie oggi esistenti in questo settore, analizzandone le diverse caratteristiche, le performance e i processi di fabbricazione.

Tra le varie tipologie di celle oggi disponibili a livello commerciale, quelle al Silicio cristallino (c-Si) ricoprono attualmente circa il 95% del mercato, mentre il restante 5% si trovano le c.d. celle di seconda generazione, realizzate in film sottili (thin film) di materiali compositi quali il Tellururo di Cadmio (CdTe), Selenuro di Rame-Indio-Gallio (CIGS) e Arseniuro di Gallio (GaAs), oppure nuovamente in Silicio, ma questa volta in struttura amorfa (a-Si).

Se da un lato il Silicio cristallino può vantare una vasta diffusione per via di una maggiore maturità tecnologica e di un’efficienza più elevata (fino al 22% per il policristallino, oltre il 26% per il mono), dall’altro i materiali a film sottile presentano notevoli vantaggi, quali: minor impiego di materie prime, peso ridotto, costi di produzione e intensità energetica inferiori (il processo di fusione e cristallizzazione del Silicio richiede invece temperature superiori ai 1400°C). Si distinguono inoltre per la possibilità di essere depositati su substrati flessibili, anche di grandi dimensioni.

Lo sguardo della ricerca invece è attualmente rivolto verso lo studio di nuove soluzioni alternative al Silicio, come le celle organiche (OPV) o le DSSC (Dye Sensitized Solar Cells), capaci di garantire buone prestazioni anche con un irraggiamento ridotto. “Miracolose” sono state definite invece le celle alle Perovskiti, per le quali si è registrato a partire dal 2009 un repentino aumento dei rendimenti massimi raggiunti – specialmente nelle configurazioni tandem assieme al Silicio. Verso queste sono concentrati gli sforzi di numerosi ricercatori, e ci si aspetta una notevole diffusione nei prossimi anni. Si è parlato anche di altre tecnologie avanzate, tra cui le celle multigiunzione e quelle a Quantum Dots, in grado di arrivare a generare addirittura due elettroni da un singolo fotone, grazie alla possibilità di modificare l’energia di assorbimento del materiale variando le dimensioni dei dots.

Durante la parte conclusiva dell’incontro è stata posta attenzione sull’integrazione del fotovoltaico negli edifici (building-integrated photovoltaics), per il quale si sta già assistendo ad un crescente impiego sui tetti (mentre si sperimenta ancora su facciate e finestre), sul potenziale fotovoltaico in Italia, e sull’importanza delle smart grids nel garantire un funzionamento ottimale di questi impianti.

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Matteo Meneghini è ingegnere elettronico e professore associato all’Università di Padova, presso cui svolge attività di ricerca nell’ambito dei semiconduttori composti all’interno del gruppo ACME (Advanced Characterization and Modeling of Electronics) del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione (DEI). Si occupa principalmente di studiare la caratterizzazione e la simulazione di dispositivi elettronici per il risparmio energetico (LED, diodi laser, celle solari di nuova generazione, transistor HEMTs, etc.) e per le telecomunicazioni (RF e 5G).

Dal 2003 ad oggi, il prof. Meneghini è stato autore e coautore di oltre 300 articoli e documenti in atti di conferenze o riviste, collaborando spesso con importanti aziende e centri di ricerca del settore. Per queste pubblicazioni ha ricevuto inoltre diversi riconoscimenti “best paper award” a livello internazionale.

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Scarica le slide dell’incontro:

25/03/2021 | Tecnologie Fotovoltaiche

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