Basso costo, alta efficienza, più colori a

Sviluppo di film sottile trasparente con substrato flessibile e diversi colori

Consiglio Nazionale delle Ricerche di Scienza e Tecnologia

immagine: una cella solare trasparente a film sottile su un substrato flessibile realizzata mescolando periodicamente idrogeno con materiale di ossido di zinco drogato con alluminio per ottenere il colorevedere di più

Credito: Istituto coreano di scienza dei materiali (KIMS)

Un gruppo di ricerca guidato dal Dr. Jung-dae Kwon del Dipartimento di Energia e Materiali Elettronici del Korea Institute of Materials Science (KIMS) è riuscito a realizzare la prima cella solare trasparente a film sottile al mondo su un substrato flessibile che presenta diverse proprietà riflettenti colori e non riduce significativamente l'efficienza della cella solare. KIMS è un istituto di ricerca finanziato dal governo sotto il Ministero della Scienza e dell'ICT.

Si tratta di una tecnologia che consente di ottenere colori riflettenti solo da un singolo materiale incorporando periodicamente idrogeno in un materiale di ossido di zinco drogato con alluminio, che è un elettrodo trasparente, per indurre una differenza di indice di rifrazione. Progettando una pellicola sottile multistrato con una differenza dell'indice di rifrazione estremamente bassa, inferiore al 5%, la perdita di riflessione nella regione della luce visibile assorbita dal dispositivo a cella solare è stata ridotta al minimo. Può essere applicato a vari assorbitori per celle solari a film sottile poiché difficilmente riduce l'efficienza della cella solare a causa dell'implementazione del colore. Inoltre, si prevede che fungerà da punto di riferimento per migliorare l'estetica delle celle solari a film sottile trasparente con substrato flessibile per BIPV (Building Integrated Photo Voltaic) e VIPV (Vehicle Integrated Photo Voltaic).

Ad oggi, la tecnologia di assottigliamento multistrato per materiali con grandi differenze di indice di rifrazione, la tecnologia di rivestimento a film sottile per il controllo del colore per la progettazione delle proprietà ottiche e la struttura naturale che imita la tecnologia del colore strutturale sono state utilizzate come metodi di applicazione del colore per migliorare l'estetica delle celle solari a film sottile trasparenti. Tuttavia, queste tecnologie non sono adatte per celle solari che assorbono la luce visibile a causa di un’ampia banda di riflessione e di un’elevata riflettività o richiedono tecnologie complesse difficilmente applicabili a livello industriale in termini di due o più materiali e processi.

Il gruppo di ricerca ha formato film sottili multistrato con diversi indici di rifrazione attraverso reazioni periodiche dell'idrogeno depositando film sottili di ossido di zinco utilizzando il metodo di deposizione sputtering sotto vuoto utilizzato nei processi generali di produzione di semiconduttori e celle solari. Hanno poi ottenuto i tre colori primari della luce regolando lo spessore del film sottile multistrato. A quel tempo, il colore dell’elettrodo era ben implementato anche se applicato a una cella solare che assorbe la luce nel campo della luce visibile.

L'elettrodo a film sottile trasparente multistrato basato su un singolo materiale non richiede ulteriore lavorazione. Si prevede che vari colori e alta efficienza delle celle solari a film sottile possano essere realizzati a basso costo. Inoltre, poiché il colore riflettente viene implementato come filtro ottico, può essere applicato a vari campi come sensori di immagine, maschere per fotolitografia e schermatura a infrarossi.

Il Dr. Jung-dae Kwon, uno dei principali ricercatori, ha affermato: "Una volta commercializzata, questa tecnologia aiuterà a sviluppare una tecnologia di filtraggio della luce semplice e priva di processi e celle solari a film sottile trasparenti con substrato flessibile colorato ad alta efficienza, nonché a realizzare Sistemi BIPV per edifici moderni e sistemi VIPV per veicoli con caratteristiche estetiche.”

Questa ricerca è stata condotta nell'ambito del progetto di ricerca di base del Korea Institute of Materials Science e del progetto di sviluppo della tecnologia energetica del Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning con il sostegno del Ministero della Scienza e delle ICT. Inoltre, i risultati della ricerca sono stati pubblicati il ​​3 agosto sul Chemical Engineering Journal (IF: 15.1), una rivista di alto livello (nel top 3%) nel campo dell'ingegneria chimica (Primo autore: Dr. Choi Soo-won , Autore corrispondente: Pusan ​​National University, Professor Punggeun Song, Korea Aerospace University, Professor Myung Hoon Shin). Sulla base di questa ricerca, il gruppo di ricerca sta conducendo attivamente ricerche di follow-up nel campo dei moduli solari che esprimono colori considerando sia gli aspetti estetici che pratici del BIPV.