CIGS: Mehr Effizienz mit Natrium.

CIGS-Solarzellen haben im Labor einen Wirkungsgrad von mehr als 20 % und erreichen damit das Niveau von Solarzellen aus polykristallinem Silizium. Ein Element beeinflusst die Effizienz von CIGS-Zellen ganz besonders: Natrium. Schon geringe Mengen Natrium im CIGS-Absorber erhöhen den Wirkungsgrad der Solarzelle.

Rohrtarget

Aber wie wird Natrium in die Absorberschicht eingebracht?

Der herkömmliche Weg.

In vielen CIGS-Modulen dient das Substrat aus Kalk-Natron-Glas auch als Natriumquelle. Bei der Herstellung des Absorbers entstehen Temperaturen von etwa 500 °C. Bei dieser Temperatur diffundiert Natrium aus dem Glas durch den Molybdän-Rückkontakt in den Absorber. Die Natriumverteilung im Glas ist jedoch nicht homogen. Auch das Glasalter und die Lagerbedingungen beeinflussen die Qualität der Natriumdiffusion.

Natrium-Diffusion: Die klassische Methode
Natrium-Diffusion: Die klassische Methode

Wie Sie unsere MoNa-Targets verwenden.

Ganz einfach: Sie starten mit dem Substrat Ihrer Wahl und bringen eine Diffusionsbarriere auf. Bei einem Glassubstrat kann das zum Beispiel eine Siliziumnitridschicht sein. Verwenden Sie Stahlfolie, verhindert etwa eine chrombasierte Barriere die Diffusion von Eisen. Nun sputtern Sie einfach eine dünne MoNa-Schicht und danach - wie gehabt - eine Schicht reines Molybdän.

Das war's schon.

Natrium-Diffusion mit MoNa-Sputtertargets
Natrium-Diffusion mit MoNa-Sputtertargets

Den Natriumgehalt im Absorber können Sie ganz einfach durch die Stärke der MoNa-Schicht und die Sputterbedingungen kontrollieren. Und das Beste: Für die Abscheidung der MoNa-Schicht verwenden Sie einfach Ihre herkömmliche PVD-Anlage zur Herstellung des Molybdän-Rückkontakts.

Dr. Christoph Adelhelm über verbesserte Natrium-Dotierung.

Was unsere MoNa-Targets so gut macht.

Feine Mikrostruktur: Unsere Natriumverbindung befindet sich zwischen den Molybdän-Körnern. Weil wir MoNa pulvermetallurgisch herstellen, sind die Natriumpartikel besonders fein und gleichmäßig verteilt. Die elektrische Leitfähigeit eines MoNa-Targets ist etwas niedriger als jene von reinen Molybdäntargets, aber völlig ausreichend, um im DC-Modus zu sputtern.

Reines Material: Steigert Natrium die Effzienz der CIGS-Zelle, führt Eisen hingegen zu einem Effizienzverlust. Um den Eisengehalt so niedrig wie möglich zu halten, achten wir penibel auf eine saubere Prozessführung und die Qualität unserer Ausgangsmaterialien. Wir kontrollieren die Herstellroute unserer Targets schon ab dem Rohstoff und können Ihnen eine ausgezeichnete Reinheit unserer Metallpulver garantieren.

MoNa 5 / 10 in at. % Molybdän
Elekt. Leitfähigkeit 10.05 MS/m / 4.9 MS/m17.8 MS/m
Reinheit 99.97 % 99.97 %

Wir haben MoNa-Sputtertargets mit einem Natriumanteil von 5 % und 10 % im Programm. Das entspricht 1.3 und 2.6 wt.%. Sie können unsere MoNa-Sputtertargets als Flachtarget und - für noch mehr Materialausbeute - auch als Rohrtarget kaufen.

Sprechen Sie mit uns! Wir freuen uns auf Ihren Anruf.

Was Forschung und Praxis zu MoNa sagen.

EMPA: Das Schweizer EMPA Institut hat die Natriumdotierung im CIGS-Prozess mit unseren MoNa-Targets untersucht. Die Arbeitsgruppe Dünnfilme und Photovoltaik der EMPA unter der Leitung von Prof. Dr. Tiwari untersuchte, wie MoNa Sputtertargets optimal zur Herstellung von CIGS Solarzellen eingesetzt werden können. Rückkontakte aus MoNa ermöglichen eine Natrium-Dotierung im CIGS-Absorber und steigern dadurch die Leistung der Zelle. Bei relativ niedrigen Abscheidetemperaturen erreichten die auf Stahlfolie aufgebrachten Zellen einen Wirkungsgrad von 14.4%. Unsere Beschichtungsexperten Dr. Christoph Adelhelm und Enrico Franzke waren an dem Forschungsprojekt beteiligt. Erfahren Sie die ausführlichen Ergebnisse der Forschungsarbeit: Der Elsevier-Verlag bietet Ihnen den vollständigen Artikel zum Download an.

Eine weitere Veröffentlichung beschäftigt sich mit den optimalen Sputterbedingungen, um den Absorber mit möglichst viel Natrium zu dotieren.

ZSW: Auch andere Forschungsinstitute haben sich mit der Wirkung von MoNa-Targets befasst. Das Zentrum für Sonnenenergie-und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) widmet sich MoNa auf flexiblen Substraten. Lesen Sie die Ergebnisse. Der Elsevier-Verlag bietet auch diesen Artikel zum Download an.

MoNa Sputtertarget
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