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Celle solari ad alta efficienza in GaAs per applicazioni spaziali

Informazioni tesi

  Autore: Cosimo Lacava
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2007-08
  Università: Politecnico di Bari
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria dell'informazione
  Relatore: Francesco DeLeonardis
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 127

Questo lavoro di tesi ha lo scopo di analizzare gli aspetti teorici che caratterizzano lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza in "GaAs" per applicazioni spaziali.
Verranno presentate brevemente le condizioni che caratterizzano l'ambiente spaziale e i requisiti che la cella solare richiede per lavorare, in modo efficiente, in questo ambiente.
Il modello teorico presentato ha lo scopo di determinare la massima efficienza teorica del dispositivo e di fornire le espressioni per le principali quantità che caratterizzano una cella solare (tensione a circuito aperto, corrente di corto circuito, efficienze quantiche).
Si mostra come sia conveniente sviluppare la cella solare con una profondità di giunzione molto piccola e come l'utilizzo di concentratori solari migliori le prestazioni generali del dispositivo.
Si analizzano,inoltre, gli aspetti fisico-chimici che consentono alla cella di avere alte efficienze e ottime resistenze alle radiazioni solari.
Infine vengono presentati i risultati numerici ottenuti simulando la cella solare in ambiente Matlab.

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Prefazione Questa tesi ha lo scopo di studiare, in modo approfondito, i dispositivi elettronici usati per progettare e costruire celle solari per applicazioni spaziali. Questo tipo di applicazioni sono, in effetti,quelle che hanno subito nel corso degli anni il maggior tasso di sviluppo tecnologico per ovvi motivi di tipo eco- nomico e tecnologico. Di fatto alcune tecnologie ad oggi utilizzate in ambito spaziale non sono ancora mature per gli ambiti terrestri. Tuttavia,vista la sempre crescente domanda di energia che il pianeta Terra mette in campo,il trasporto di tali tecnologie ad ambiti terrestri si sta delineando all’orizzonte dei tempi. Questo tipo di approccio mi ha condotto allo studio approfon- dito del principale materiale utilizzato ancora oggi per questo particolare tipo di applicazioni : l’Arseniuro di Gallio. Questo materiale viene usato per le sue ottime proprieta` fisico - chimiche e per la sua straordinaria adat- tabilita` in questo specifico campo di applicazione. Il suo Bandgap, la sua relativa immunita` alle radiazioni solari ed alle variazioni di temperatura lo rendono praticamente perfetto per l’ambito spaziale. Di contro la relative difficolta` in ambito costruttivo lo rendono ancora un materiale che necessita` di approfondite ricerche. Dopo aver analizzato tutti gli aspetti introduttivi si analizzeranno gli aspetti teorici e di simulazione del dispositivo in ogget- to fornendo tutte le specifiche ed i risultati ottenuti in fase di simulazione. L’Ambiente utilizzato per modellare il sistema ‘cella solare’ e` MatlabR2006. 8

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Parole chiave

alta efficienza
applicazioni spaziali
arseniuro gallio
cella solare
celle solari
concentratore solare
gaas
giunzione pn
pannelli fotovoltaici
quantum well
semiconduttori
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