Mejorando la eficiencia del CIGS con el uso óptimo de cátodos de sputtering de MoNa.

Conjuntamente con Plansee, el laboratorio para Películas Finas y Fotovoltáica del Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa) estuvo investigando los parámetros de sputtering ideales para la consecución de células CIGS de alta eficiencia.

Pequeñas cantidades de sodio en el absobedor CIGS mejoran la eficiencia de una célula CIGS. El uso de cátodos de sputtering de molibdeno-sodia (MoNa) permite conseguir a los fabricantes de CIGS una distribución homogénea de sodio y controlar de forma precisa el contenido en sodio.

Conjuntamente con Plansee, el laboratorio para Películas Finas y Fotovoltáica del Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa) estuvo investigando los parámetros de sputtering ideales para la consecución de células CIGS de alta eficiencia. El resultado: niveles de eficiencia de hasta el 15%. Los resultados se publicaron en el volumen 124 de Solar Energy Materials & Solar Cells.

Cátodos con un contenido en sodio del 3, 5 y 10 at.% fueron probados durante los ensayos de sputtering. Tal y como se esperaba, un alto contenido en sodio del cátodo produjo una alta concentración de sodio en el absorber del CIGS. Una capa de 300nm con un contenido en sodio del 10 at.% depsitó considerablemente más sodio en el absorber que el depositado en la muestra de referencia de vidrio sódico-cálcico. Así pues, los investigadores continuaron los ensayos con este cátodo, puesto que una película significantemente más fina de molibdeno-sodio es suficiente para lograr resultados similares a los obtenidos con cátodos conteniendo 5 at.% de sodio.

Unos parámetros de sputtering correctos tienen más influencia en la eficiencia de la célula CIGS que el propio material empleado. A medida que la presión de argón en la cámara de sputtering aumenta, también lo hace la porosidad y la cantidad de interfases entre microgranos de la capa depositada. El sodio tiende a acumularse en esas interfases entre microgranos y se difunde desde la capa de MoNa hacia el interior del albsorber del CIGS. Con los parámetros de sputteriung óptimos, la cantidad de Na en el CIGS puede aumentarse en al menos un factor siete.

El ensayo demuestra a su vez, que el sodio se difunde desde la capa MoNa hasta el absorber del CIGS incluso a bajas temperaturas. Esto significa que los cátodos MoNa son los más adecuados para procesos de fabricación que requieren temperaturas relativamente bajas, como la produccción de paneles solares CIGS sobre sustratos plásticos.

Los resultados detallados de esta investigación aparecen publicados en el artículo titulado "Sodium-doped molybdenum back contact designs for Cu(In,Ga)Se2 solar cells", en Solar Energy Materials & Solar Cells, 2014, Volumen 124, pp 10-16, publicado por Elsevier.