Materiali per Energia e Sensoristica:
Alessandro Abbotto,
Simona Binetti,
Dario Narducci
Materiali per energia solare
•
c-Silicon solar cells
Today, approximately 87 % of cumulative installed
PV modules are based on crystalline silicon (c-Si)
technology.
•
Inorganic thin-film technologies
• a-Si-H, μc-Si-H, nc-Si
• CdTe, CIGS Cu(In,Ga)Se2
• New material : CZTS
•
III-V (Tandem) solar cells (GaAs- AlGaAs/GaAs/Ge)
–
•
High efficiency (32 %- high cost for space or concentration
application)
Organic thin film technologies
–
–
–
–
Is a fast growing research topic
Printing on large areas has been demostrated
Low cost of the active material and of the substrates
Open questions: scaled-up module prototypes, low
lifetime and durability and a lack of standardized stability
data
Materiali per energia solare:
Tesi disponibili presso il centro Mibsolar dell’Università degli Studi di Milano Bicocca
www.mibsolar.mater.unimib.it
Celle solari a film sottili inorganiche:
CIGS (CuInGaSe2) η= 20 %
Presentano problemi legati alla tossicità del Cd
e alla scarsità di alcuni elementi quali In e Ga
Tesi : Ricerca e studio di materiali alternativi (Cd-free) per la
realizzazione della giunzione
i.e: ZnS per deposizione chimica:
• zinc sulfate (metal ion source)
• thiourea (sulfide ion source)
T deposition : 85 °C; for 90 min
[ZnSO4] = 0.1; [NH3] = 2.9 M; [SC(NH2)2] =
0.2 M;
Stirring 150 rpm.
Relatore : Simona Binetti
Tesi : deposizione caratterizzazione di uno strato assorbitore basato su elementi
abbondanti e non tossici :
Cu2-II-IV-VI4:
Cu2ZnSnS4 (CZTS) kesterite
Direct optical band gap = 1.5 eV
Record η= 6.7 %
Deposizione via sol –gel + trattamento termico in atmosfera di S
(spin coating from a solution of
2-methoxyethanol + monoethanolamine (MEA )+ metallic ion salts
+ sulfuration (Ts=250°C, Tsample =500°C))
As-dried
precursors film
FILM
Mo
SLG
Relatore : Simona Binetti
MATERIALI ORGANICI PER FOTOVOLTAICA E SENSORISTICA
Prof. Alessandro Abbotto, Dip. Scienza dei Materiali
www.mater.unimib.it/utenti/abbotto
FOTOVOLTAICA
ORGANICA E IBRIDA
DI ULTIMA GENERAZIONE
Maurizio Acciarri, Simona Binetti,Dario Narducci
FOTOVOLTAICA
PROGETTAZIONE, SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI MOLECOLE E
POLIMERI AROMATICI ED ETEROAROMATICI
caratterizzazione
progettazione
sintesi
applicazione
dispositivo
MOLECOLE E POLIMERI PER FOTOVOLTAICA
A BASE AROMATICA ED ETEROAROMATICA
MeO
OMe
HET
HET
N
N
F
S
AROMATICI
NC
N
N
S
F
CN
COOH
COOH
R
O
S
N
S
ETEROAROMATICI
N
HOOC
S
COO
N
N
O
R
n
O
Bu4N
O
O
N
Ru
N
S
S
SCN
NCS
R=
ORGANOMETALLICI
POLIMERI
Maurizio Acciarri, Simona Binetti,Dario Narducci
O
MATERIALI ORGANICI PER SENSORISTICA
Prof. Alessandro Abbotto, Dip. Scienza dei Materiali
www.mater.unimib.it/utenti/abbotto
MICRO-SENSORI OTTICI
AD ELEVATA
SENSIBILITA’ PER
ESPLOSIVI E
CONTAMINANTI
ACQUOSI
Maurizio Acciarri, Simona Binetti,Dario Narducci
SENSORISTICA
PROGETTAZIONE, SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI POLIMERI
AROMATICI ED ETEROAROMATICI
OCH3
H3CO
OCH3
VLD
F8VBTD
DPASF8
DPADSBF8
F8BT
PFDPP2T
25000
N
N
N
n
VLD
P-TPAF
C8H17
C8H17
N
F8-V-BTD
S
20000
C8H17
PL (arb.units)
C8H17
OMe
N
n
N
MeO
N
C8H17
C8H17
DPA-S-F8
n
15000
fluorescenza
10000
5000
0
400
500
OMe
n
DPA-DSB-F8
polimeri elettroe fotoattivi
PL Quenching (arb. units)
N
800
quenching in
presenza
dell’analita
N
C8H17
C8H17
700
VLD
F8VBTD
DPASF8
DPADSBF8
F8-BT commerciale
F8BT
PFDPP2T
1,0
MeO
600
Wavelength (nm)
0,8
0,6
0,4
0,2
soluzioni
0,0
Maurizio0,000
Acciarri,
Narducci
0,005Simona
0,010 Binetti,Dario
0,015
0,020
0,025
sensore
BQ concentration (M)
Dispositivi termoelettrici per il recupero di calore a bassa temperatura
Correntemente, quasi il 50% dell’energia meccanica ed elettrica prodotta a livello mondiale (circa 132.000
TWh) viene dispersa come calore a bassa temperatura. La possibilità di recuperare anche solo il 10% di
tale energia porterebbe a disporre di una nuove fonte equivalente per energia erogata al nucleare.
L’effetto termoelettrico consente la conversione di calore
a bassa temperatura direttamente in energia elettrica.
Recentemente è stata evidenziata la possibilità di
accrescere l’efficienza della generazione termoelettrica
impiegando strutture a ridotta dimensionalità.
Le tesi proposte studiano sia sul piano fondamentale sia
su quello tecnologico l’effetto della nanostrutturazione
di silicio sul coefficiente Seebeck e sulla conducibilità
termica.
Preparativa:
Impiantazione ionica (Univ. di Modena)
Microfab (CNR-IMM, Bologna; FBK, Trento)
Post-processing (UniMiB)
Caratterizzazione e modellazione:
Caratterizzazione elettrica (UniMiB),
Simulazioni (TU Vienna)
Fattore di merito (CNR-IMM, Bologna)
Maurizio Acciarri,Conducibilità
Simona Binetti,Dario
Narducci
termica (Univ.
di Verona)
Relatore : Dario Narducci
Biosensori nanostrutturati
Relatore : Dario Narducci
Nanofili di silicio funzionalizzati con opportuni
ricettori consentono il rilevamento di singole
biomolecole, e si prestano quindi alla
realizzazione di sensori ad alta efficienza per
applicazioni in campo biomedico e sanitario.
Le tesi proposte faranno uso di nanostrutture
realizzate in collaborazione con il CNR-IMM e
che saranno funzionalizzate con aptameri per il
rilevamento di specifiche proteine.
Biosintesi (Univ. di Modena e di Pavia)
Microfab (CNR-IMM, Bologna)
Grafting e caratterizzazione elettrica (UniMiB)
Analisi in vitro e in vivo: Tydock Pharma
Maurizio Acciarri, Simona Binetti,Dario Narducci