{"id":100040,"date":"2024-07-22T10:03:49","date_gmt":"2024-07-22T08:03:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.linseis.com\/non-categorizzato\/caratterizzazione-dei-materiali-fotovoltaici-attraverso-la-misurazione-della-tensione-di-hall\/"},"modified":"2026-01-13T08:25:36","modified_gmt":"2026-01-13T07:25:36","slug":"caratterizzazione-dei-materiali-fotovoltaici-attraverso-la-misurazione-della-tensione-di-hall","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/conoscenza\/caratterizzazione-dei-materiali-fotovoltaici-attraverso-la-misurazione-della-tensione-di-hall\/","title":{"rendered":"Caratterizzazione dei materiali fotovoltaici attraverso la misurazione della tensione di Hall"},"content":{"rendered":"\t\t
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La mobilit\u00e0 dei portatori di carica nei materiali semiconduttori \u00e8 un parametro importante per la loro utilizzabilit\u00e0 nelle celle solari. Quando la luce cade in una cella solare, si generano portatori di carica liberi che generano una tensione elettrica sugli elettrodi. La mobilit\u00e0 dei portatori di carica nel materiale determina il flusso di corrente nella cella e quindi influenza anche la potenza utilizzabile di una cella solare. <\/p>

\n I semiconduttori<\/strong>\n<\/a>utilizzati nei sistemi fotovoltaici hanno naturalmente una bassa mobilit\u00e0; \u00e8 da 1000 a 10.000 volte inferiore per il silicio policristallino delle celle solari rispetto al silicio di elevata purezza, necessario per la produzione dei componenti.<\/p>

La mobilit\u00e0 dei portatori di carica nei semiconduttori pu\u00f2 essere misurata utilizzando l’effetto Hall in conformit\u00e0 con lo standard ASTM F76-08. \u00c8 possibile determinare il tipo (elettroni o buchi) e la densit\u00e0 dei portatori di carica, nonch\u00e9 la loro mobilit\u00e0 nel materiale attraverso una misurazione della resistenza. La misurazione in un campo magnetico diretto (DC) \u00e8 ampiamente utilizzata, ma i materiali con bassa mobilit\u00e0, come quelli rilevanti per la tecnologia delle celle solari, la termoelettrica o l’elettronica organica, non possono essere misurati senza errori. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Effetto Hall e misurazione\n<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Edwin Herbert Hall scopr\u00ec l’effetto Hall che porta il suo nome nel 1879. Osserv\u00f2 che la corrente in un conduttore pu\u00f2 essere influenzata da un campo magnetico esterno.

Se un (semi)conduttore percorso da corrente viene attraversato verticalmente da un campo magnetico, la forza di Lorentz provoca una componente di forza che agisce perpendicolarmente alla direzione di movimento della carica, in modo che i portatori di carica vengano deviati su un percorso circolare. Questo crea un gradiente di concentrazione dei portatori di carica all’interno del conduttore perpendicolarmente alla direzione della corrente. Si verifica una carenza di elettroni su un lato del conduttore e un accumulo di portatori di carica sul lato opposto. La tensione risultante \u00e8 nota come tensione di Hall UH. Dipende dalla corrente I, dalla densit\u00e0 di flusso magnetico B, dallo spessore del campione d e da una costante del materiale, il coefficiente di Hall AH. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Equazione 1:<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Se il coefficiente di Hall ha un valore positivo, si tratta di un “conduttore di buche” (tipo p), mentre un valore negativo significa nella maggior parte dei casi un conduttore di elettroni (tipo n).

Le equazioni 2 e 3 mostrano ulteriori relazioni tra il coefficiente di Hall AH, la resistivit\u00e0 \u03c1, la densit\u00e0 di portatori di carica n e la mobilit\u00e0 \u03bc, dove e \u00e8 la carica elementare.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Equazione 2:<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Equazione 3:<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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In condizioni di test reali, la tensione di Hall misurata UHm pu\u00f2 essere influenzata da una componente di tensione di offset UO e da una componente di tensione termoelettrica Uth. \u00c8 stato sviluppato un metodo speciale per eliminare gli effetti di interferenza delle tensioni UO e Uth. La tensione termoelettrica pu\u00f2 essere eliminata cambiando la direzione della corrente e facendo una media dei valori assoluti. La tensione di offset deriva dalla geometria del campione; pu\u00f2 essere compensata invertendo il campo magnetico perch\u00e9 non dipende dalla direzione del campo.

Poich\u00e9 il metodo DC spesso porta a una determinazione errata del tipo di portatore di carica e a risultati imprecisi per quanto riguarda la mobilit\u00e0 dei materiali a bassa mobilit\u00e0, \u00e8 possibile utilizzare un campo magnetico alternato o una corrente alternata come alternativa. Questo perch\u00e9 mentre la tensione di Hall diventa una tensione alternata, le componenti di tensione continua UO e Uth possono essere soppresse. In questo modo \u00e8 possibile misurare piccole tensioni di Hall e caratterizzare i materiali con una bassa mobilit\u00e0 dei portatori di carica, in particolare i materiali fotovoltaici possono essere valutati con il metodo AC. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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