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Cátodos para pulverización de molibdeno-sodio

Cátodos de pulverización de molibdeno-sodio para células solares de película fina de CIGS

Las células solares de película fina de CIGS (cobre, indio, galio y selenio) tienen una eficiencia superior al 23 % en laboratorio y alcanzan así el nivel de las células solares de silicio policristalino. Un elemento químico en particular influye en la eficiencia de las células de CIGS: el sodio. Incluso pequeñas cantidades de sodio en el absorbente de CIGS aumentan la eficiencia de las células solares. Con nuestros cátodos de pulverización hechos de MoNa, el contenido de sodio en el absorbente de CIGS puede enriquecerse de forma selectiva, aumentando así el rendimiento de los módulos.  

Sus ventajas en términos generales:

  • Alta pureza del metal
    > 99,7 %

  • Microestructura y composición química homogéneas

  • Dopaje
    variable de Na

  • Alta conductividad eléctrica de 5-10 MS/m

Puede descargar aquí las especificaciones de producto:

Especificaciones de los cátodos de pulverización de MoNa

¿Cómo se introduce el sodio en la capa absorbente?

En muchos módulos de CIGS, el sustrato de vidrio sódico-cálcico también sirve como fuente de sodio. Durante la producción del absorbente, se generan temperaturas de unos 500 °C. A esta temperatura, el sodio se difunde desde el vidrio a través del contacto posterior de molibdeno hacia el absorbente. Sin embargo, la distribución del sodio en el vidrio no es homogénea. La edad del vidrio y las condiciones de almacenamiento antes del recubrimiento también influyen en la calidad de la difusión del sodio.

La utilización de capas de molibdeno-sodio como fuente de sodio supone una ventaja importante: primero se aplica una barrera de difusión a cualquier sustrato rígido o flexible. En el caso de un sustrato de vidrio, puede ser una capa de nitruro de silicio, por ejemplo. Si se utiliza una lámina de acero, una barrera a base de cromo o tungsteno impide la difusión del hierro. A continuación, se pulveriza una fina capa de MoNa, seguida de una capa de molibdeno puro como capa de electrodo posterior, como en el caso normal.

Estructura de capa de cátodo de pulverización de MoNa
Estructura de capa y difusión del sodio al utilizar cátodos de pulverización de MoNa

El contenido de sodio en el absorbente puede controlarse mediante el espesor seleccionado de la capa de MoNa y las condiciones de pulverización. Para depositar la capa de MoNa se utiliza un sistema de PVD convencional, que también se emplea para producir el contacto dorsal de molibdeno.

Propiedades de nuestros cátodos de pulverización de MoNa

Microestructura fina

El compuesto de sodio añadido al cátodo de pulverización de MoNa se encuentra entre los granos de molibdeno. Como producimos MoNa mediante un proceso pulvimetalúrgico, las partículas de sodio son finas y están distribuidas uniformemente. La conductividad eléctrica de un cátodo de MoNa es ligeramente inferior a la de los cátodos de molibdeno puro, pero es suficiente para la pulverización catódica en modo DC.

Material puro

Mientras que pequeñas cantidades de sodio aumentan la eficiencia de la célula de CIGS, otros elementos químicos como el hierro o el cromo, en cambio, provocan una notable pérdida de eficiencia. Para mantener la contaminación de impurezas de metal lo más bajo posible, prestamos una atención concienzuda a la gestión de procesos limpios y a la calidad de nuestros materiales base. Controlamos la ruta de fabricación de nuestros cátodos desde la materia prima y así podemos garantizar una excelente pureza de nuestros polvos de metal.

En nuestro programa tenemos cátodos de pulverización de MoNa con un contenido de sodio del 5 % y del 10 %. Esto corresponde a un 1,3 y 2,6 % en peso. Nuestros cátodos de pulverización de MoNa se fabrican como cátodos planos y como cátodos rotatorios, para un mayor rendimiento del material en la aplicación.

 

Los cátodos de pulverización de MoNa como objeto de investigación

El instituto suizo EMPA ha investigado el dopaje de sodio en el proceso CIGS con cátodos de MoNa de Plansee. El grupo de trabajo de películas finas y fotovoltaicas de EMPA, dirigido por el profesor Dr. Tiwari, investigó cómo pueden utilizarse óptimamente los cátodos de pulverización de MoNa para producir células solares de CIGS. Los contactos dorsales de MoNa permiten el dopaje de sodio en el absorbente de CIGS y, por tanto, aumentan el rendimiento de la célula. A temperaturas de deposición relativamente bajas, las células montadas sobre lámina de acero alcanzaron una eficiencia del 14,4 %. Nuestros expertos en recubrimientos, el Dr. Christoph Adelhelm y Enrico Franzke, participaron en el proyecto de investigación. Vea los resultados detallados de la investigación. Elsevier-Verlag le ofrece el artículo completo para su descarga "Sodium-doped molybdenum back contacts for flexible Cu(In,Ga)Se2 solar cells - ScienceDirect" (contactos posteriores de molibdeno dopados con sodio para células solares flexibles de Cu(In,Ga)Se2).

A la publicación

Otros conocidos institutos de investigación de células solares de película fina también han estudiado el efecto de los cátodos de MoNa. El Centro de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno de Baden-Württemberg (ZSW) se dedica al MoNa en sustratos flexibles. Lea los resultados en el artículo publicado por Elsevier "Alternative sodium sources for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells on flexible substrates - ScienceDirect" (fuentes alternativas de sodio para células solares de película fina de Cu(In,Ga)Se2 sobre sustratos flexibles).

A la publicación

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