Elaborazione di standards di qualifica per celle solari ad alto rendimento per applicazioni terrestri in concentrazione

In the last few years the increasing demand of energy and, at the same time, the need of diversifying the energy sources with the aim of reducing the dependence on fossil fuels, have induced many investors to increase the installation on a large scale of High Concentration Photo-Voltaic plants (H-CPV). Today, the III-V compound semiconductor triple junction solar cells represent the most promising technology, thanks to their capability to work at high concentration factors reaching proven conversion efficiencies higher than 40%, candidated to reach in the near future values close to 50%. These cells, specifically developed by space research, have immediately had an important fallout on terrestrial applications. Therefore it’s very important to experience new ways to investigate in detail the failure modes concerning both concentration photovoltaic modules and the solar cells mounted on their receivers in order to optimise the qualification process on these components. From this perspective, this graduation thesis tries to develop a qualification sequence relating to the bare solar cell for terrestrial concentration. From an international point of view this sequence, lacking today in a standard way, was drawn up just using the impressive experience matured in the space field.

La crescente richiesta di energia e, parallelamente, la necessità di diversificare le sorgenti energetiche in modo da diminuire la dipendenza dalle fonti fossili, hanno indotto molto investitori, nel corso degli ultimi anni, ad incrementare l’installazione su vasta scala di impianti fotovoltaici a concentrazione (H-CPV, High Concentration Photo-Voltaic). Attualmente le celle solari a tripla giunzione realizzate con materiali semiconduttori di tipo III-V rappresentano la tecnologia fotovoltaica più promettente, grazie alla loro capacità di operare ad elevati fattori di concentrazione raggiungendo valori di efficienza di conversione superiori al 40% e suscettibili, nell’immediato futuro, di attestarsi al 50%. Tali celle solari sono nate specificatamente in campo spaziale e hanno avuto da subito importanti ricadute in campo terrestre. Ne deriva, quindi, la necessità di intraprendere nuove strade di ricerca allo scopo di fornire una più approfondita conoscenza dei meccanismi di danneggiamento sia dei moduli fotovoltaici che delle celle in questi alloggiate, con l’obiettivo di definire nuove sequenze di test e norme per la qualifica dei componenti. In tale ottica si inserisce la seguente tesi, incentrata sulla definizione di una sequenza di qualifica per la singola cella a concentrazione per applicazioni terrestri, sequenza che non è ancora disponibile in modo standardizzato a livello internazionale e che è stata redatta sfruttando proprio la vasta esperienza maturata nel settore spaziale sulla tecnologia fotovoltaica e sui relativi test di qualifica.