Anche se il seleniuro di cadmio (CdSe) è un semiconduttore ideale per la costruzione di celle solari a film sottile con forti proprietà optoelettroniche, gli impianti fotovoltaici lo sfruttano pochissimo. Questo perché non esistono ancora processi di lavorazione adeguati per risolvere alcuni difetti del materiale. Eppure il seleniuro di cadmio presenta un’elevata stabilità e comporta bassi costi di produzione.
Applicazione del seleniuro di cadmio nei dispositivi fotovoltaici
Secondo un gruppo di scienziati cinesi, esiste una soluzione per poter iniziare a sfruttare le proprietà del seleniuro di cadmio in ambito energetico. Quale? I produttori dovrebbero formarsi per sfruttare un processo chiamato evaporazione termica rapida (RTE). Questo metodo, che è spesso utilizzato per far evaporare il materiale fine e in eccesso di un materiale e farlo depositare su un substrato posizionato a una distanza massima di dieci millimetri dalla sorgente, può essere applicato anche al seleniuro di cadmio. Sfruttandolo, potremmo produrre celle solari basate su cristalli ad alta qualità con granulometria elevata.
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Bisogna quindi formalizzare un protocollo tecnico per ottenere film CdSe ben cristallizzati e senza difetti. Lo studio cinese, pubblicato su Higher Education Press, tratta proprio questo argomento. Il CdSe si presenta come un materiale solido, dal colore che varia dal nero al rosso. Gli esperti lo classificano come un semiconduttore II-VI di tipo n. Ed è un composto inorganico molto interessante per più motivi. Molti ricercatori studiano questo sale affascinati dalle proprietà delle sue nanoparticelle.
Il bagno chimico
C’è la possibilità di cominciare a utilizzare un semiconduttore perfetto per costruire pannelli dal film sottile. Ed è ciò che i cinesi hanno fatto, costruendo una cella con un film sottile di CdSe e un gap di banda diretto di 1,72 eV. L’opera ha subito questo passaggio fondamentale: il pannello si è fatto un bagno chimico di sedici minuti in un substrato di vetro trasparente con ossido di stagno drogato con fluoro.
Il metodo RTE funziona per depositare i film di CdSe e far evaporare la polvere in eccesso fino a ottenere una purezza del 99,995%. Lo strato di trasporto degli elettroni (ossia l’ETL) consiste in ossido di zinco e solfuro di cadmio (ZnO/CdS). Lo strato di trasporto del foro (HTL), invece, si ottiene con il polimero PEDOT e ioduro di rame (CuI). Vanno aggiunti contatti in oro con della dimensione di 0,09 centimetri. I contatti sono due, e funzionano come elementi di deposizione a film sottile per evaporazione a resistenza.
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Da questo composto inorganico possiamo ottenere in futuro molte soddisfazioni. Oltre a usarlo come materiale per i pannelli fotovoltaici, potremmo studiarlo per sfruttare le proprietà di confinamento quantistico delle sue nanoparticelle. Il confinamento quantistico è un fenomeno che si verifica quando gli elettroni in un materiale sono confinati in un volume molto piccolo: un nuovo metodo per generare energia a basso costo.
