Validazione sperimentale e ottimizzazione di cristalli fotonici ibridi metallo-dielettrici come strati riflettori posteriori di celle fotovoltaiche a film sottile per migliorare l’intrappolamento della radiazione solare

Attualmente l’efficienza delle celle solari a film sottile è limitata a causa dello spessore ridotto del layer attivo (tipicamente silicio) che causa un basso assorbimento della luce ad alte lunghezze d’onda. Diversi studi nel settore hanno dimostrato che un incremento delle prestazioni può essere ottenuto inserendo strutture a cristallo fotonico o nanograting metallici sulla base delle celle (come riflettore posteriore ossia backreflector). In questo rapporto è analizzata la possibilità di impiegare come riflettore posteriore cristalli fotonici monodimensionali in configurazione aperiodica basati sulla serie di Fibonacci. Le simulazioni numeriche, effettuate anche in comparazione al caso periodico, hanno evidenziato un miglioramento dell’assorbimento dovuto all’eccitazione di modi guidati planari propaganti nella regione attiva di silicio, agli effetti di tipo Fabry-Perot e a fenomeni plasmonici. L’utilizzo della nuova geometria aperiodica ha permesso di incrementare del 17% circa l’assorbimento tipico di celle caratterizzate da un semplice specchio metallico piatto e mediamente del 2-3% l’assorbimento ottenibile con geometri aperiodiche. Infine , sono presentati alcuni risultati sperimentali preliminari riguardanti prove di litografia effettuate con la tecnica FIB (focused ion beam lithography) per la fabbricazione di reticoli monodimensionali in silicio.