Studio della Morfologia di Film Sottili di Silicio Nanocristallino Idrogenato per Applicazioni Fotovoltaiche mediante Microscopia a Forza Atomica

v Introduzione Nonostantel’energiaprodottadadispositivifotovoltaicirappresentiancora unapercentualemoltopiccoladelfabbisognoenergeticomondiale, questo settore ` eoggiquelloconilmaggioretassodicrescita. Findallasuanascita, neglianni’50,questatecnologiahadestatograndeinteressenellacomunit` a scientifica e soprattutto nell’ultimo decennio anche presso industrie e pri- vati. L’energia solare infatti rappresenta una fonte di energia potenzialmente illimitataeabassissimoimpattoambientale,tuttaviaduefattorifondamen- tali ne limtano la diffusione: bassa efficienza e alto costo dei dispositivi di conversione. Per raggiungere la competitivit` a economica con le altre fonti di energia (in particolare i combustibili fossili) si rende necessaria una ri- cerca di materiali ad alta efficienza e basso costo di produzione allo scopo di sostituire il silicio mono- e policristallino, che attualmente dominano il mercatoconlecelledi“primagenerazione”. Un’alternativa a questa tecnologia ` e costituita dalle celle a film sottile, che necessitanodiquantit` adimaterialemoltoridotteetecnichedideposizione a basse energie e quindi bassi costi di produzione. Finora il materiale pi` u utilizzato per questi dispositivi ` e il silicio amorfo idrogenato (a-Si:H), che per` o ha dato efficienze inferiori rispetto alle celle di prima generazione, oltreaessereparticolarmentesoggettoafenomenididegradazioneindotta dallaluce. A tale scopo, il silicio nanocristallino idrogenato (nc-Si:H) rappresenta un promettente candidato per le future celle fotovoltaiche, in quanto presen- ta un maggiore coefficiente di assorbimento della radiazione solare e una minore degradazione durante l’irraggiamento solare rispetto al Si amorfo idrogenato. Questo materiale inoltre pu` o essere depositato su substrati pococostosi(vetroomaterieplastiche)grazieallebassetemperatureneces- sarie per il processo di produzione, garantendo un’ulteriore diminuzione deicosti. Tuttavia,acausadellasuastrutturapiuttostocomplessa(` eforma- todaagglomeratidicristallitidisiliciodidimensioninanometricheinclusi inunamatricedisilicioamorfo),illegametrapropriet` aotticheedelettriche e i parametri utilizzati nel processo di deposizione sono tuttora poco co- nosciuti. Poich` e tali propriet` a dipendono fortemente dalla microstruttura diquestomateriale, ` emoltoimportanteeffettuareanalisimorfologicheper