relazione stm-plasma rf - Università degli Studi di Trento

Report-Una cella fotovoltaica in ossidulo di rame
Tecnica Plasma RF
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Industriale
Laboratorio di scienza e tecnologia dei materiali
Prof. Luca Lutterotti
Anno Accademico 2007-2008
1
Report-Una cella fotovoltaica in ossidulo di rame
Tecnica Plasma RF
Report finale:
Una cella fotovoltaica in ossidulo di rame
Gruppo di laboratorio Plasma RF
Studenti:
Simone Brazzo
Michele Weiss
Massimiliano Tait
2
Report-Una cella fotovoltaica in ossidulo di rame
Tecnica Plasma RF
Indice:
1. Introduzione
pag.4
1.1 La situazione energetica mondiale
pag.4
1.2 La conversione fotovoltaica: principi di funzionamento
pag.5
1.3 Il sistema fotovoltaico
pag.6
1.4 L’ossidulo di rame
pag.6
2. Obiettivi
pag.6
2.1 obiettivo generale
pag.6
2.2 obiettivi specifici
pag.6
3. Strumentazioni utilizzate e tecniche di analisi
pag.6
3.1 Tecnica Plasma RF
pag.6
3.2 Analisi XRD
pag.8
3.3 Analisi ESEM
pag.8
4. Procedura sperimentale
pag.9
4.1 preparazione campioni
pag.9
4.2 trattamento plasma RF
pag.9
4.3 analisi XRD
pag.10
4.4 analisi all’ E.S.E.M
pag.11
4.5 proprietà elettriche
pag.12
4.6 creazione cella elettrolitica
pag.13
5. Analisi dati e conclusioni
pag.14
6. Bibliografia
pag.14
7. Ringraziamenti
pag.15
3
Report-Una
Una cella fotovoltaica in ossidulo di rame
Tecnica Plasma RF
1.Introduzione
1.1 Situazione energetica mondiale
La domanda di energia nel mondo continua a salire trainata da tre principali fattori: crescita economica,
economica aumento
della popolazione, aumento del prezzo dell’energia. La combinazione
azione di questi tre elementi porta inevitabilmente
alla crescita della domanda di energia nel mondo con aumento del 2% annuo. L'attuale sistema energetico
en
è
basato su fonti primarie di origine fossile, cioè riserve di combustibili naturali: petrolio, carbone e metano. Il 6%
circa del fabbisogno energetico globale è coperto da centrali nucleari: circa il 90% del fabbisogno energetico
globale è coperto da fonti primarie esauribili mentre il 10% è coperto da fonti di energia rinnovabili. La dimensione
del problema consiste nella presa di coscienza che la fonte primaria di energia è una fonte esauribile in un tempo
che in scala storica è relativamente breve:
-si avrà la saturazione della produzione del petrolio tra 5 e 30 anni;
anni
-ilil prezzo del greggio comincerà a salire fino a diventare economicamente insostenibile per il nostro sistema.
Valori espressi in migliaia
mi
di tonnellate
equivalente di petrolio (Tep)
Consumo di energia (2003) percentuale
per area geografica
a livello internazionale è da considerare rilevante l’entrata in vigore, nel 2003, del protocollo
rotocollo di Kyoto con l’
obiettivo di ridurre le emissioni clima alteranti per i paesi aderenti tramite meccanismi flessibili
flessi
per il
raggiungimento di tale obiettivo.
•
Emission Trading
•
Joint Implementation
•
CDM – Clean Development Mechanisms
In Italia:
“Bando per la promozione delle fonti rinnovabili per la produzione di energia elettrica e/o termica tramite
agevolazioni alle piccole e medie imprese ai sensi del D. M. n.33/2000, art. 5.”
5.
Il Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, congiuntamente
congiuntamente con MCC S.p.A. ha
emanato il Bando per le Piccole e Medie Imprese pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 12 del 16 gennaio 2007, che
prevede la corresponsione di contributi in conto capitale per la realizzazione di diverse tipologie di impianti :
-Impianto Fotovoltaico connesso alla rete di potenza nominale compresa tra 20 e 50 kW, con benefici in termini di
riduzione annua di emissioni (in particolare di CO2) rispetto alle fonti energetiche tradizionali.
tradizionali
4
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1.2 la conversione fotovoltaica: principi di funzionamento.
La conversione diretta dell’energia
gia solare in energia elettrica utilizza il fenomeno fisico dell’interazione della
radiazione luminosa con gli elettroni di valenza nei materiali semiconduttori, denominato effetto fotovoltaico.
f
Il passaggio dalla banda di valenza a quella di conduzione avviene trasmettendo all’elettrone una opportuna
quantità di energia.. In tale passaggio l’elettrone si lascia dietro una vacanza che può venire occupata da un altro
elettrone. Il movimento degli elettroni
ettroni comporta così anche quello delle lacune[1].
Il campo elettrico interno, per creare un moto coerente di elettroni (e di lacune), viene realizzato creando una
giunzione p-n a partire da materiale drogato opportunamente. Il processo di drogaggio consiste nell’ inserire nella
matrice di Si atomi con un elettrone in più o in meno rispetto ai 4 richiesti per la formazione dei 4 legami covalenti.
E’ necessario introdurre nel silicio piccole quantità di atomi appartenenti al terzo o al quinto gruppo della tavola
periodica degli elementi. In questo modo si ottengono due materiali con proprietà elettriche differenti, una con un
numero di elettroni in difetto (eccesso di lacune) e l'altra con un numero d’elettroni in eccesso. Questo
trattamento è detto drogaggio: si utilizzano il boro (terzo gruppo) ed il fosforo (quinto gruppo) per ottenere
rispettivamente una struttura di tipo “p” (con un eccesso di lacune) ed una di tipo “n” (con un eccesso d’elettroni).
La giunzione “p-n”” si realizza ponendo in
i contatto materiale di tipo “n”” con materiale di tipo “p”.
“ Si sfrutta l’effetto
indotto da un flusso luminoso che incide su un materiale semiconduttore drogato: ogni fotone dotato di energia
sufficiente, sulla base della relazione E = h⋅ λ con h costante di Plank ed λ lunghezza d’onda della radiazione, è in
grado di liberare all’interno della giunzione p-n una coppia elettrone –lacuna. La percentuale di energia solare che
teoricamente possibile convertire in energia elettrica non supera il 44%:
44% la rimanente parte, pari al 56%, è
trasformata in calore.. Purtroppo però il rendimento delle celle fotovoltaiche in silicio è molto distante dal 44%, in
quanto intervengono ulteriori inefficienze[2]:
inefficienze
1. Non tutti i fotoni incidenti sulla cella fotovoltaica penetrano
penetrano all’interno, alcuni sono riflessi (Rs);
2. Alcune coppie elettrone–lacuna
lacuna si ricombinano prima che queste possano essere separate dal campo elettrico
interno alla giunzione (grado di purezza del Si);
Si)
3. Parte dell’energia
ia potenziale ceduta alla cella
c
risulta insufficiente per liberare la coppia elettrone–lacuna
elettrone
(diodo)
Circuito equivalente di una cella fotovoltaica:
IL è la corrente generata dalla radiazione luminosa incidente
sulla cella fotovoltaica; ID la corrente che attraversa il diodo
che non avendo un comportamento ideale ha in parallelo una
resistenza RSH; RS rappresenta le varie resistività ohmiche
presenti tra la regione neutra e i contatti.
contatti
5
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1.3 l’impianto fotovoltaico
L’impianto fotovoltaico è un insieme di moduli fotovoltaici opportunamente collegati in serie e in parallelo in per
realizzare le condizioni operative desiderate.
Criteri generali di dimensionamento: quantificazione dei consumi energetici, radiazione solare disponibile,
numero di moduli, eventuale numero di batterie, posizionamento dei moduli .
Vantaggi: elevata affidabilità e durata (circa 25–30 anni), bassi costi di manutenzione, semplicità d’installazione,
modularità.
Svantaggi: costi di installazione elevati, bassi rendimenti di conversione, necessità di grandi superfici.
1.4 Ossidulo di rame Cu2O
La struttura degli atomi di ossigeno è cubica BCC, gli atomi di rame si collocano
nei siti liberi del reticolo: attaccata ad una molecola di ossigeno O-- ci sono due
ioni di rame Cu+. L’ossido più ridotto che si può formare dal rame puro è il
Cu2O, mentre la forma stabile in condizioni ambiente è il CuO, che è anche la
forma più ossidata.
L’utilizzo dell’ossidulo di rame è interessante nel campo della ricerca sul fotovoltaico in quanto è economico ed
inoltre la struttura del Cu2O è tale che esiste un gap energetico sostanzialmente basso, circa pari a 2,0 eV, tra la
banda di valenza e la banda di conduzione. I fotoni che hanno un'energia superiore a questo valore vengono
catturati e con loro la loro energia permettono agli elettroni di passare in banda di conduzione[3,4,5,6].
2. Obiettivi
2.1 Obiettivo generale.
Identificare il metodo di fabbricazione di una cella fotovoltaica a base di ossidulo di rame che da la più alta
efficienza possibile e quantificarla.
2.2 Obiettivi specifici.
A) Studiare l’ottimizzazione della produzione dell’ossidulo.
B) Caratterizzazione microstrutturale dei campioni
C) Costruzione della cella e verifica funzionamento.
3. Strumentazioni utilizzate e tecniche di analisi.
3.1 Tecnica Plasma RF
Un plasma è definito come un gas parzialmente ionizzato, che contiene atomi o molecole neutre, ioni, radicali
liberi, elettroni, fotoni. E’ identificabile grazie ad una luminescenza il cui colore dipende dal tipo di gas presente
nella camera in cui il plasma è contenuto. La formazione del plasma consiste in un processo che parte dalle
particelle di gas neutro in cui è presente una piccola quantità di elettroni liberi. Si crea un campo elettrico E
all’interno della camera che accelera ed eccita gli elettroni liberi. Possono accadere tre eventi possibili:
dissociazione, ionizzazione, eccitazione.
6
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La dissociazione consiste nella rottura dei legami intra-molecolari:
intra molecolari: le molecole del gas vengono spezzate
generando radicali liberi[7,8]:
M + e- => M1 + M2 + e-
La ionizzazione invece avviene quando un elettrone o più elettroni urtano un atomo neutro
neutr e si stacca un
elettrone dell’orbitale più esterno generando un catione:
2e
M + e- => M+ + 2e-
Durante l’eccitazione le molecole colpite dagli elettroni
liberi assorbono energia ed entrano in una fase
metastabile[9]:
A) gli elettroni di valenza saltano
ano in un orbitale a maggiore
energia
B) gli elettroni eccitati tornano nel loro orbitale di partenza
C) rilascio energia sotto forma di fotoni
Schema generale
apparecchiatura
per tecnica plasma RF
Il gas in pressione all’interno della camera è una miscela di ossigeno.
L’apparecchiatura utilizzata per la deposizione consiste in un tubo di
vetro sodico calcico (impedisce l’uscita dalla camera di raggi UV),
cilindrico nella zona centrale per garantire una certa omogeneità del
campo elettrico originato all’interno. Le onde radio ad una certa
frequenza (13.56MHz) provengono da un generatore che le
trasferisce al gas contenuto nel tubo.
tubo Grazie ad un’impedenza,
regolabile variando la capacità del condensatore,
condensatore viene generata la
scintilla per accendere il plasma-gas .
Parametro di processo è la potenza del generatore di onde radio, contenuta nel range 0-200W
200W.
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L’accoppiatore di impedenza è raffreddato ad acqua. Il basso vuoto all’interno della camera è garantito da una
pompa (0.4 mbar). Non è possibile variare il flusso
flu
di ossigeno all’interno della camera, e questo limite dovrà essere
tenuto in considerazione
erazione durante il processo sperimentale. Il controllo delle proprietà fisiche e chimiche del
processo dipende dalle caratteristiche termodinamiche del plasma-gas.
plasma
Trattando dei provini di materiale
conduttore si possono generare delle correnti indotte che
che potrebbero causare un aumento della temperatura del
campione.
3.2 Analisi XRD
Alla base della tecnica di analisi ai raggi X sta la teoria della diffrazione. Questo tipo di analisi permette
p
di misurare
le distanze interplanari e altre dimensioni caratteristiche
caratter
dello stato cristallino[10]. Il frenamento da parte degli
elettroni emessi dal filamento provoca diffrazione di uno spettro continuo di radiazione e di una radiazione
caratteristica (specifica del campione in esame).
esame) È possibile combinare gli indicii di Miller con l’angolo di diffrazione
e il parametro di cella a[11]:
L’analisi dei dati comprende l’identificazione dei picchi (Search Match), la determinazione dell’intensità,
dell
l’
ampiezza e forma: laa forma e la dimensione dei picchi dipendono dalle caratteristiche microstrutturali del
materiale. La larghezza è inversamente proporzionale alla dimensione
dimensione dei domini cristallini, cresce con il
microstrain e con il numero di dislocazioni[12].
dislocazioni
In questo lavoro sperimentale si è utilizzato il software Maud®
nell’analisi degli spettri di diffrazione. Inoltre sii è utilizzata la banca dati del software per l’identificazione dei
picchi.
Il diffrattometro a raggi X utilizzato nel presente lavoro sperimentale consiste in un filamento di rame eccitato da
una certa differenza
nza di potenziale e da una corrente (40 V, 30A). Il tubo da cui escono i raggi x è caratterizzato da 4
uscite: due fasci lineari e due puntiformi. Il diffrattometro si basa sull’utilizzo di “Imaging
Imaging Plates”:
Plates il fosforo
presente su queste lastre viene
ne eccitato dalla radiazione diffratta dal provino colpito dai raggi x. In questo modo
l’immagine rimane impressa sulla lastra per poi venire digitalizzata con uno scanner e rielaborata con l’utilizzo del
calcolatore.
3.3 Analisi al microscopio a scansione elettronica
el
Tramite l’apparecchiatura E.S.E.M è stato possibile osservare la superficie ossidata ad ingrandimenti superiori
rispetto ad un microscopio ottico. Un fascio di elettroni primari, opportunamente accelerato, viene inviato
attraverso un condotto al pezzo da analizzare posto in una camera in basso vuoto.
vuoto Il fascio di elettroni durante la
scansione del campione colpisce la sua superficie generando
gene
degli elettroni secondari: laa quantità e l'energia degli
elettroni secondari diffusi da ogni punto del campione
campione colpito dal fascio elettronico dipende dalla morfologia,
oltre che dalla natura chimica, del campione in quel punto. Un rivelatore di elettroni secondari raccoglie il segnale
generato da ogni punto del campione durante la sua scansione e un sistema di generazione dell'immagine
acquisisce il segnale fornito dal rivelatore e lo invia su uno schermo, dove viene così tracciata l'immagine del
-5
campione esaminato. La camera è in basso vuoto (10 mBar).
8
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4.Procedura sperimentale
4.1 Preparazione campioni
I campioni di partenza sono provini di rame puro al 99,999% di
dimensioni 5cm X 5cm X 0.1cm, prodotti dall’azienda GoodFellow®,
codice half hard cod. 880-215-71. 4 pezzi. Sono stati ricavati 8
campioni 2.5cm X 5cm tramite taglio con lama diamantata
(Microtaglierina Struers) a velocità ridotta per non surriscaldare la
sezione di taglio. Successivamente è seguito prima il lavaggio in
acetone più ultrasuoni per un tempo pari a t=10 min, poi in acido
nitrico soluzione 5%.
4.2 Trattamento con Plasma RF
1° disposizione campione verticale, ossidazione su entrambe le superfici.
Tempi, potenze e campioni:
1. 30W 15s
2. 30W 1min
3. 120W 15s
4. 120W 1 min
2° disposizione campione orizzontale, ossidazione sulla superficie superiore.
Tempi, potenze e campioni:
5. 80W 5 min
6. 80W 10 min
7. 80W 5 min
8. 130 10 min
Parametri di lavoro:
1) Tempo di trattamento
2) Potenza del generatore
3) Pressione di ossigeno in camera
La pressione di O2 è costante: è la pressione che permette l’accensione del plasma, dipende dalle condizioni di
lavoro e dal tipo di campione.
Se la pressione è troppo elevata si ha il rischio che non si accenda la scintilla. Di conseguenza si lavora
sull’impedenza per garantire l’accensione del plasma: se si varia la potenza si deve agire sull’impedenza.
Approcio sperimentale:
L’apparecchiatura disponibile per il presente lavoro di tesi è di fattura artigianale quindi non esistono dati in
letteratura confrontabili con i parametri di processo di questo lavoro sperimentale. Si segue un approccio
iterativo: fissate le condizioni di lavoro si effettua il trattamento, seguito dall’analisi microstrutturale dei campioni
ottenuti. Se i risultati non sono soddisfacenti si modificano le condizioni di lavoro.
Prima fase: tempi ridotti-alte e basse potenze.
Seconda fase: tempi maggiori-media potenza.
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All’uscita dalla camera la temperatura dei campioni trattati per tempi maggiori è alta poichè le particelle che
interagiscono con la superficie del campione sono molto energetiche e la stessa superficie rimane immersa nel
campo elettrico per tempi lunghi.
4.3 Analisi XRD
Dopo i trattamenti effettuati con la tecnologia Plasma RF si è passati all’analisi dei campioni ottenuti. L’analisi ai
raggi x è stata suddivisa in tre step successivi:
A) si è ricavato lo spettro di diffrazione per i campioni
trattati;
B) si sono comparati gli spettri ottenuti con spettri
tabulati (file .CIF);
C) si è passati all’identificazione dell’ossidulo di rame.
Posizionamento campione:
-altezza portacampione e angolo (φ)da variare per ottenere il fascio raggi X al centro del campione.
-ω=10°
Condizioni di prova:
per eccitare il Cu servono almeno 20 Kvolt di ΔV (40 Kvolt operativi)/ 30.1 mA di corrente ( per regolare ed
intensificare il fascio)
Scansione Campione 30W-15s
A) Creazione pattern per integrare su
tutto lo spettro (coni a 5°, max cone-angle 60°)
B) Importazione nel software Maud
C) Osservazione spettro
D) Caricamento spettri noti dal database e
confronto con i dati ottenuti dalla prova.
E)
File .CIF utilizzati: spettri di Cu, CuO, Cu2O
F) per alcuni campioni è stata applicata l’analisi degli spettri tramite Search Match in quanto la superficie risultava
contaminata da elementi estranei, che si sono rivelati ossidi di alluminio e di calcio, quindi impurezze .
Analisi spettri campioni confrontati con spettri database.
CAMPIONE 30W-15s/ Copper
CAMPIONE 130W-10min/ Cu2O
10
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OSSERVAZIONI:
• I campioni trattati con tempi bassi (1°fase) non presentano ossidulo di rame in superficie
• Campione 30W-15s presenta rame puro anche in superficie
• Campione 30W 1min: si notano impurezze (alluminio e calcio)
• Nel caso del campione 80W-10min i picchi combaciano con quelli del Cu2O database, è possibile l’ipotesi di
campione rimasto troppo in temperatura.
• Campione 130W-10min i picchi combaciano con quelli del Cu2O database
• Il parametro di trattamento che influisce meno sulla formazione dell’ossidulo è la potenza del generatore di onde
radio.
• I tempi di trattamento DEVONO essere >= 10min
• Lo spessore dell’ossido può essere aumentato variando la PO2. Nel caso di questo lavoro sperimentale non è stato
possibile variare la pressione di ossigeno.
• Si è osservato che l’immagine dei raggi x diffratti dal campione 80W-10min non consiste in linee continue come
per gli altri campioni, bensì si notano chiazze e punti separati tra di loro. La spiegazione sta nel fatto che il provino
in esame è stato per lungo tempo all’interno della camera del plasma, di conseguenza è ipotizzabile un
ingrossamento del grano, riscontrabile dall’analisi diffrattometrica.
Ipotesi sulla formazione del tipo di ossido:
• Per t< 5min si ottiene rame puro anche in superficie
• Per tempi compresi tra 5min<t<10min oppure per lunghe esposizioni al plasma si ottiene un precursor oxide
CuxO, matrice intima di Cu3O2 e CuxO amorfa
• Per tempi t>10min comincia a comparire uno strato di ossidulo di rame (Cu2O)
• È ipotizzabile che la potenza del generatore e la pressione di ossigeno influenzino lo spessore di Cu2O[13]
Limiti tecnologici:
• Pmax=200W
più si aumenta la potenza più è difficile gestire l’impedenza
• Pressione O2=cost
4.4 Analisi ESEM
Con l’utilizzo del microscopio a scansione elettronica si è voluto analizzare lo strato superficiale di ossidulo per
determinarne la morfologia e la composizione chimica esatta.
PREPARAZIONE CAMPIONE ESEM
A) Si sono selezionati i campioni migliori ottenuti dal trattamento Plasma RF:
campione 80W 10 min
campione 130W 10 min
B) si è passati poi al taglio dei campioni con microtaglierina per ottenere provini 2.5cm X 0.5cm X 0.1cm.
Verso del taglio: DALL’OSSIDO SUL RAME per non inquinare la superficie
C) Inglobatura con resina a caldo
D)Lucidatura della superficie del campione con carte 500, 800,1200,4000 e panni da 3µm e 1µm.
11
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Campione 80W 10min.
Il software EDAX non è preciso nel calcolo della percentuale di ossigeno, di conseguenza si ignora il quantitativo di
O. La causa della
la presenza di alluminio può essere attribuita al trasporto dei campioni su fogli
fo di alluminio.
Si osserva una certa percentuale di Si e Ca derivanti dall’inquinamento superficiale del campione.
Campione 130W 10min analisi superficie ossidata.
La superficie appare cosparsa da
regioni
a
diversa
morfologia,
puntuali. Presenza di uno strato di
ossidulo di rame non costante sul
campione
La causa è da ricercare all’interno del processo Plasma RF: durante
durante il trattamento PLASMA RF il campo elettrico
non è costante data la simmetria della camera. L’effetto delle particelle energetiche che interagiscono con la
superficie è vario lungo l’asse del campione . Sia per il campione 80W 10min sia per il campione 130W 10min si
sono osservate zone a diversa morfologia. Non è stato possibile analizzare la composizione chimica (%O non
quantificabile), mentre lo spessore di ossido è molto sottile ( 0.1/0.2 µm).
4.5 Proprietà elettriche.
Collegamento generatore-resistenza--amperometro-contatto Cu-Cu2O
Lo scopo è osservare se la coppia rame-ossidulo
rame
di rame raddrizza la corrente:
invertendo i poli del generatore di ΔV
V si dovrebbe notare corrente nulla in un verso,
di modulo non nullo nell’altro. Si è utilizzato il campione 130W 10min. Il valore della
corrente misurata è 0.02 mA in entrambi i versi.
versi Il motivo sta nel fatto che lo
spessore di ossidulo di rame è troppo sottile per notare differenze nella corrente
misurata.
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Circuito coppia Cu-Cu2O-amperometro.
amperometro.
La seconda prova consiste nel valutare se, mostrando la superficie del campione
ossidato vicino ad una fonte luminosa l’amperometro misuri una corrente superiore
rispetto alla condizione di buio. Si è utilizzato il campione 130W 10min. Il valore della
corrente misurata è 0.01 mA sia in condizione di buio, sia in condizione di luce. Di
conseguenza è ipotizzabile che o lo spessore di Cu2O è troppo sottile o l’intensità di
energia luminosa incidente troppo bassa.
bassa
4.6 Realizzazione cella elettrolitica.
Lo step conclusivo del presente lavoro sperimentale consiste nella creazione di una cella elettrolitica con i
campioni migliori ottenuti dall’ottimizzazione del processo Plasma RF. I campioni utilizzati sono: campione1 80W10min cella1, campione2 130W-10min
10min cella2.
cella2 Come
ome soluzione elettrolitica si è usata una soluzione di KCl 0.2
molare.
Schema elettrico:
Procedura sperimentale:
Becker con campione ossidato (parte ossidata verso il sole) e campione di rame
puro immersi in parte (area effettiva) nella soluzione
soluz
elettrolitica e non a
contatto tra di loro. Si è proceduto prima ad una misura di corrente e di
voltaggio al buio. In seguito si è esposta la cella alla radiazione solare. Si è
utilizzata una cella di riferimento (al Silicio) per calcolare l’intensità
dell’energia solare nei 30 s di prova per ogni cella.
Dati sperimentali misurati:
campioni
80W-10min
130W-10min
Vcr
(mV)
17,4
18,8
area
2
(mm )
500
550
Is
(mA)
0,105
0,209
Ib
(mA)
0,029
0,021
Vs
(mV)
38
78,1
Vb
(mV)
17,9
18,8
Eff= (WattL-Wattb)/(Area*E)=[%]
2
E=Vcr*28.695=[W/m ]
Eff cella 1 =0.0014%
Eff cella 2 =0.0054%
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5. Conclusioni.
Gli obiettivi specifici sono stati raggiunti in modo soddisfacente.
A) si è ottimizzato il processo di produzione dell’ossidulo di rame. Ora è noto che:
•
Il tempo minimo di permanenza del campione nel plasma è 10min.
•
La potenza del generatore di onde radio influisce considerevolmente poco se si possiede un limite
tecnologico di 200W.
•
Si è ottenuto uno strato di 0.2 µm di ossidulo di rame: variando la pressione di ossigeno lo strato
potenzialmente potrebbe aumentare a parità di P e t.
•
Il processo non è ripetibile: fissando i parametri è molto difficile ottenere lo stesso risultato sul
campione causa difficoltà nell’accensione del plasma, impedenza, flusso di ossigeno contaminato da
azoto dell’aria (riscontrabile nel colore del plasma).
B)
si è caratterizzato ogni campione in modo approfondito:
•
si è potuti venire a conoscenza delle tecniche di analisi superficiale, quali l’ analisi ai raggi X (software
Maud), l’analisi al microscopio a scansione elettronica ESEM con sviluppo analisi chimica software
EDAX, spot e bulk tutto campo.
•
si è trovato un certo valore di efficienza per le due celle fotovoltaiche:
Eff cella1 =0.0014%
Eff cella 2 =0.0054%
6. Bibliografia.
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Tecnica Plasma RF
[10] Mario Guagliano, L’applicazione della diffrattometria dei raggi X per l’analisi del cedimento dei
componenti meccanici, Politecnico di Milano, Dipartimento di Meccanica, Milano
[11] C. Noyan, J.B. Cohen, Residual Stress- Measurement by Diffraction and Interpretation, SpringerVerlag, New York (1987)
[12] E. Macherauch, K.H: Kloos Origin, Measurement and Evaluation of Residual Stresses, Residual Stresses
in Science and Technology (edito da E.Macherauch and V. Hauck), DGM Informationsgesellschaft, 3-26,
(1987).
[13] N.Bellakhal, K.Draou, Copper oxides formation by a low pressure RF oxygen plasma, Material Science
and Engeenering, 1996;
7. Ringraziamenti.
I più sinceri ringraziamenti vanno al prof. Luca Lutterotti che ci ha seguito e guidato sia nella stesura del
progetto sperimentale sia nell’attività di laboratorio vera e propria.
Un altro ringraziamento doveroso va al prof. Claudio DellaVolpe che ci ha seguito per la parte riguardante
il Plasma Rf.
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