Preparazione celle di Graetzel tesina

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Indice

Introduzione Pag. 3

1. Alle basi delle celle Pag. 3

Il Sole…

• …Il Corpo Nero…
• …Effetto termoionico e fotoelettrico

2. Celle al Silicio Pag. 5

3. Celle sensibilizzate da colorante (o celle di tipo Graetzel) Pag. 6

4. Celle ai Nanotubi di Carbonio Pag. 8

Il carbonio e le sue forme allotropiche

• Meccanismi di crescita dei nanotubi
• Creazione delle celle con nanotubi di carbonio

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Introduzione

Quanto scritto in questa tesina è il frutto di un’esperienza trascorsa presso il Dipartimento di Fisica dell’Università della Calabria. Ho lavorato in un progetto denominato “Stage in Università” all’interno del modulo di scienze dei materiali per la Conversione Fotovoltaica diviso in due sessioni: la prima svoltasi nel mese di giugno 2012 (Stage Estivo) e la seconda nel mese di febbraio 2013 (Stage Invernale).

Nelle due fasi, in collaborazione con Professori e Ricercatori del Dipartimento di Fisica, abbiamo analizzato due tipi di celle fotovoltaiche che hanno un differente principio di funzionamento: celle solari organiche sensibilizzate da colorante (Dye Sensitized Solar Cell, DSSC) e celle inorganiche, modificate con nanotubi di carbonio.

Grazie alla vicinanza con l’ambiente universitario ho vissuto una bellissima esperienza in stretto contatto con la ricerca scientifica. Tutto ciò che abbiamo imparato nelle lezioni teoriche è stato applicato nella costruzione delle celle e nella verifica del loro funzionamento.

1. Alla base delle celle

Il Sole

Il Sole è una stella di II generazione. Le sue caratteristiche principali sono dettate dalla sua piccola massa e dal lento consumo dell’idrogeno nel nucleo. Esse gli hanno garantito una longevità che ha permesso la vita nel pianeta Terra. È infatti il corpo celeste più importante del Sistema Solare perché dall’energia che irradia dipendono clima, luce, cicli biologici e indirettamente anche la vita umana.

La Terra fa parte del Sistema Solare che è costituito da un insieme di corpi che risentono dell’attrazione gravitazionale esercitata dal Sole stesso. Esso ha una temperatura esterna di poco inferiore ai 6000 K.

Il Corpo nero

Un corpo nero è un oggetto in grado di assorbire tutte le radiazioni di qualsiasi lunghezza d'onda che ricadono sulla sua superficie senza deviarle e di emettere onde elettromagnetiche di diversa lunghezza d’onda.

Il Sole si comporta da corpo nero perché le frequenze emesse sono approssimabili a quelle del corpo nero. Infatti il centro del Sole è sede di reazioni nucleari che emettono fotoni.

Essi, pur viaggiando alla velocità di 300.000 km al secondo, devono subire migliaia di miliardi di scontri con gli altri atomi contenuti nel Sole. Questi urti fanno sì che i fotoni prodotti nel nucleo dalle reazioni nucleari raggiungano la superficie solare dopo diverse migliaia di anni.

D’altronde, se il Sole liberasse all’istante tutta l’energia prodotta, essa sarebbe insostenibile, provocando una perturbazione dell’equilibrio del Sistema Solare.

Effetto termoionico e fotoelettrico

L’effetto fotoelettrico e l’effetto termoionico costituiscono due modalità differenti per estrarre un elettrone da un metallo o semimetallo.