Produzione di celle solari utilizzando la stampa ad altissima risoluzione
Il ricercatore della FAU riceve una sovvenzione per la prova di concetto dell’ERC
Produrre celle solari estremamente sottili utilizzando materiali sostenibili e una stampante 3D precisa fino al nanometro: questo è il focus della ricerca attualmente condotta dal Prof. Dr. Julien Bachmann, Chair ‘Chemistry of Thin Film Materials’ presso FAU. Ora ha ricevuto una sovvenzione ERC Proof of Concept per il suo progetto. Le sovvenzioni ERC Proof of Concept vengono assegnate ai ricercatori che hanno già ricevuto una sovvenzione ERC e sono ora nella fase di esplorare i potenziali benefici economici o sociali delle loro scoperte nella pratica.
Nella sua precedente ricerca, il professor Bachmann è stato in grado di mostrare l’impatto che la struttura superficiale dei semiconduttori ha sull’efficienza delle celle solari al livello più piccolo. Con una stampante 3D ad alta risoluzione con una precisione fino a 0,000001 millimetri, ora spera di testare sistematicamente quale struttura della superficie rende il semiconduttore più efficiente. Questo processo di ottimizzazione è necessario se si vogliono utilizzare materiali sostenibili nel campo delle energie rinnovabili.
Finora, i semiconduttori necessari per generare il flusso di corrente nelle celle solari erano tipicamente realizzati in silicio. Il processo di produzione è, tuttavia, piuttosto rigido e costoso sia in termini di energia che di risorse. Se vogliamo trovare una soluzione più rispettosa dell’ambiente, dovremo trovare il modo di utilizzare materiali sostenibili come quelli attualmente utilizzati nelle vernici per la casa o nei mascara. Tuttavia, finora le celle solari prodotte utilizzando materiali e procedure di lavorazione alternative si sono rivelate meno efficienti di quelle prodotte con metodi convenzionali. Il motivo è la struttura superficiale imperfettamente controllata dei materiali su scala nanometrica. In un progetto precedente, Il professor Bachmann ha studiato i modi in cui l’alterazione dei parametri geometrici della struttura superficiale dei materiali può aumentare l’efficienza delle celle solari. Ora si sta concentrando sull’utilizzo di prototipi per testare sistematicamente le sue scoperte precedenti. Il professor Bachmann intende utilizzare una stampante 3D ad alta risoluzione per produrre rapidamente vari prototipi in cui può facilmente modificare i singoli fattori per ottenere il miglior risultato nel modo più efficiente.
Il suo team ha progettato un nuovo metodo per la stampa 3D precisa noto come produzione additiva a strato atomico o ALAM. A differenza dei metodi convenzionali a base di silicio in cui le forme e le strutture sono prodotte rimuovendo il materiale superfluo, il nuovo metodo prevede il deposito del semiconduttore direttamente nella forma richiesta fin dall’inizio. Questo metodo consente di risparmiare materiale. Per stampare con precisione con una precisione di 0,000001 millimetri, i singoli atomi vengono trasportati e fissati alla superficie utilizzando molecole progettate appositamente per questo scopo.
ALAM è stato progettato dalla cattedra “Chimica dei materiali a film sottile” del professor Bachmann presso la FAU insieme all’Accademia slovacca delle scienze, all’Università tecnica della Danimarca e alla start-up Atlant 3D Nanosystems, inizialmente senza concentrarsi specificamente sulle celle solari.
Ora, il progetto mira a studiare fino a che punto la procedura sia adatta alla produzione di celle solari a film sottile. Il professor Bachmann vorrebbe espandere le capacità della stampante prototipo ALAM per consentire la stampa di diversi materiali, necessari per la produzione di semiconduttori, a strati, uno sopra l’altro. Il team mira a produrre vari prototipi di celle solari con diverse strutture superficiali e testarne le prestazioni. L’obiettivo è progettare un’alternativa sostenibile ed efficiente alle celle solari convenzionali nel prossimo futuro. I risultati potrebbero contribuire a rendere più accessibile l’energia rinnovabile e contribuire a ridurre la dipendenza dal silicio, che viene utilizzato anche per la microtecnologia negli smartphone e nei computer, durante la produzione di celle solari. “La normale stampa 3D ha rivoluzionato il processo di produzione e sviluppo di prototipi nell’industria. La tecnica ALAM può innescare una rivoluzione simile a livello nano. Potrebbe consentire a molti più operatori economici di produrre parti e dispositivi a livello micro e nano in modo indipendente’, spiega il professor Bachmann.
ERC Proof of Concept
“Siamo molto lieti che i ricercatori della FAU ricevano regolarmente sovvenzioni ERC. Sono particolarmente orgoglioso del fatto che il Prof. Dr. Julien Bachmann sia il primo ricercatore della FAU a ricevere una sovvenzione ERC Proof of Concept. Ciò dimostra ancora una volta che alla FAU non solo vengono svolte ricerche eccezionali su base giornaliera, ma anche che i nostri risultati sono vantaggiosi per la società nel suo insieme”, il Prof. Dr. Joachim Hornegger si congratula con il Prof. Dr. Bachmann per il suo successo .
Anche il ministro della scienza bavarese Bernd Sibler ha espresso le sue congratulazioni: ‘Sono orgoglioso che le nostre università bavaresi siano riuscite ad acquisire finanziamenti dal Consiglio europeo della ricerca. Le borse ERC sono un punto di riferimento per la ricerca eccellente condotta da un’università a livello internazionale e sono molto rispettate nella comunità accademica. Tre delle sovvenzioni Proof of Concept assegnate oggi sono destinate a ricercatori in Baviera. Vorrei congratularmi con il professor Dr. Julien Bachmann e la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg e augurare loro tutto il meglio per il loro progetto.’
Il Consiglio europeo della ricerca assegna finanziamenti a progetti di ricerca innovativi eccellenti. A differenza delle principali sovvenzioni ERC (Starting, Consolidator, Advanced e Synergy), le sovvenzioni ERC Proof of Concept non sono destinate a progetti incentrati sulla ricerca fondamentale. Piuttosto, questa linea di finanziamento è rivolta ai ricercatori che hanno già ricevuto una sovvenzione del CER e che ora desiderano esplorare il potenziale economico e sociale delle loro scoperte. Nel 2015, il Prof. Bachmann ha ricevuto una borsa di studio ERC per la sua ricerca sulla geometria perfetta per le celle solari .
