Cómo nuestros cátodos para sputtering permiten una producción de CIGS más económica.

El proceso de sputtering es la técnica más importante para la deposición de material en la fabricación de CIGS. Con cátodos para sputtering innovadores, los fabricantes de CIGS pueden reducir considerablemente sus costes de producción.

Nuevos diseños de cátodos para mejorar el aprovechamiento del material

 

Al cambiar el sistema de sputtering de cátodos planos a cátodos rotatorios, el aprovechamiento del cátodo aumenta aproximadamente del 30% al 75%, lo cual permite ahorrar costosa materia prima.

Depositando el contacto dorsal de molibdeno con cátodos rotatorios monolíticos de molibdeno, fabricados completamente de molibdeno, aporta unos beneficios adicionales:

The expensive bonding of the molybdenum material on a stainless steel backing tube is not required. In addition, a higher sputtering power of up to 30 kW/m can be applied. This creates a very high heat load which cannot be accommodated by bonded-type targets: Indium is used as bonding material which melts at 156 °C, thus the risk of de-bonding is eliminated with monolithic targets. A higher sputtering power results in a higher deposition rate and improved thin film properties, e.g. higher electrical conductivity.

A diferencia de la gran homogeneidad lateral de las películas finas depositadas por sputtering, un cátodo para sputtering muestra generalmente un perfil de erosión inhomogéneo como resultado de las diferentes densidades del plasma. En consecuencia, los cátodos se tienen que sustituir incluso si se encuentra suficiente material en la mayor parte de la superficie. Para superar esta limitación, los cátodos con un grosor o un diámetro exterior variable (denominados como «bobina» en el caso de los cátodos rotatorios) permiten alargar la vida útil y los intervalos de cambio del cátodo.

Cátodos para sputtering dopados con sodio para una mayor eficiencia

 

Con unas eficiencias de conversión récord de >20 % en el laboratorio, las células de CIGS alcanzan el mismo nivel de eficiencia que el silicio poli cristalino. Dos elementos tienen una fuerte repercusión en la eficiencia de las células CIGS: el hierro (Fe) y el sodio (Na). Mientras el hierro merma el rendimiento de las células al introducir defectos en la estructura de CIGS, el sodio tiene el efecto contrario: concentra los defectos en los límites del grano, lo cual es necesario para alcanzar una alta eficiencia. Bajos niveles de hierro solo se consiguen mediante una gran pureza de las materias primas, así como un proceso de fabricación de alta calidad. Especialmente en el caso de los cátodos de molibdeno, el contenido puede variar considerablemente.

La manera tradicional de introducir sodio en el absorbente CIGS es a través de un substrato de vidrio sodocálcico. Durante el proceso de fabricación, el sodio difunde desde el vidrio a través del contacto dorsal de molibdeno a la capa absorbente, alcanzándose una concentración de sodio de alrededor del 0,1 %. Sin embargo, la reproducibilidad y la homogeneidad lateral de este proceso son reducidas y los substratos flexibles no actúan como fuente de sodio.

Ahora disponemos de una alternativa fácil: al pulverizar una capa de molibdeno dopado con sodio (MoNa), la cantidad de sodio en la capa absorbente se puede controlar y reproducir con precisión.

Ofrecemos cátodos para sputtering de MoNa de alta pureza con una microestructura uniforme y de grano fino. En ensayos ejecutados en cooperación con el instituto suizo EMPA ya se han demostrado las ventajas en la práctica: las capas de molibdeno dopado con Na permiten mejorar considerablemente la eficiencia de las células solares de CIGS.