ENEA brevetta un nuovo sistema rapido e compatto per misurare l’uniformità spaziale delle proprietà elettriche delle celle fotovoltaiche
Un nuovo brevetto depositato dall’ENEA il 24 marzo riguarda un sistema e un metodo per misurare in modo estremamente rapido l’uniformità spaziale della fotocorrente prodotta da una cella fotovoltaica. Nel dettaglio, il metodo consiste nell’illuminare in modo sequenziale con una radiazione luminosa a una specifica lunghezza d’onda porzioni isolate della cella fotovoltaica e di misurare la corrispondente fotocorrente prodotta localmente.
In particolare, sfruttando la differenza di assorbimento della radiazione incidente a diverse lunghezze d’onda sui materiali, è possibile investigare differenti profondità della cella fotovoltaica. Pertanto, considerando la possibilità di variare la lunghezza d’onda, il numero e il tipo delle sorgenti per ogni porzione e il numero delle zone di cella da esaminare è possibile analizzare, anche a differenti risoluzioni spaziali, l’uniformità delle proprietà elettriche della cella sotto misura.
Ad esempio, nel caso in cui si utilizzino led infrarossi come sorgenti luminose, la radiazione incidente sulla cella è assorbita negli strati più profondi, fino al retro della cella stessa, consentendo di misurare l’uniformità spaziale del Back Surface Field (BSF) su tutta l’area della cella fotovoltaica. Questa è un’informazione importante poiché più il BSF è omogeneo e maggiore è la tensione della cella stessa e, quindi, la sua efficienza.
Il sistema è composto da una matrice di sorgenti luminose ad una specifica lunghezza d’onda, da una griglia che suddivide la cella fotovoltaica in singole porzioni otticamente isolate tra loro e da schede elettroniche che automatizzano la misura pilotando le singole sorgenti e acquisendo la fotocorrente generata dalla cella che è il segnale utile per la determinazione dell’uniformità della caratteristica investigata.
L'oggetto della presente invenzione ha come principali caratteristiche l’estrema compattezza (dimensioni tipiche 20x20x10cm) e l’assenza di parti in movimento che gli conferiscono robustezza ed elevata affidabilità meccanica data anche dall’uso di sorgenti luminose affidabili e durature.
Inoltre, poiché tali sorgenti possono essere usate in regime di impiego continuo o impulsato, il sistema consente di effettuare la misura senza necessità di tenere al buio né il sistema né il campione. Questa caratteristica, unita alla totale automatizzazione dell’acquisizione ed elaborazione dei dati, all’elevata velocità di esecuzione della misura (massimo 10 secondi) e ai costi estremamente contenuti per l'acquisizione, la manutenzione e la formazione del personale, conferiscono al sistema la possibilità di essere inserito nella linea di produzione di celle fotovoltaiche per la caratterizzazione di ogni singola cella prodotta e per l’individuazione precoce di anomalie di funzionamento della linea di produzione.