Augmenter l'efficacité des CIGS par l'utilisation optimale des cibles de pulvérisation en MoNa.

Ensemble avec Plansee, le laboratoire pour les films minces et photovoltaïques des laboratoires fédéraux suisse pour la science et la technologie des matériaux (Empa) a étudié les paramètres idéaux de pulvérisation pour obtenir une plus grande efficacité des cellules CIGS.

Les petites quantités de sodium dans l'absorbeur du CIGS améliorent l'efficacité de la cellule CIGSl. L'utilisation de cibles de pulvérisation n molybdène-sodium (MoNa) permet aux constructeurs de CIGS de réaliser une distribution homogène du sodium et en contrôlant précisément le contenu de sodium.

Ensemble avec Plansee, le laboratoire pour les films minces et photovoltaïques des laboratoires fédéraux suisse pour la science et la technologie des matériaux (Empa) a étudié les paramètres idéaux de pulvérisation pour réaliser une plus grande efficacité. Le résultat: des niveaux de performance jusqu'à 15%. Les résultats ont été publiés dans le volume 124 de "Solar Energy Materials & Solar Cells".

Des cibles avec une teneur en sodium de 3,5 à 10 % at. ont été testées dans des expériences de pulvérisation. Comme attendu, une teneur plus élevée dans la cible a produit une concentration plus élevée de sodium dans l'absorbeur CIGS . Une couche de 300 nm avec une teneur en sodium de 10 % at. ont eu comme conséquence plus de sodium dans l'absorbeur qu'un échantillon de référence déposé dans verre sodo-calcite. Les chercheurs ont donc utilisé ce matériau de cible pour d'autres expériences, parce qu'une couche sensiblement plus mince de molybdène-sodium est suffisante pour parvenir à des résultats similaires comparés aux cibles contenant 5 % at. de sodium.

Les paramètres corrects de pulvérisation ont une influence encore plus grande sur l'efficacité de la cellule CIGS que le matériau de revêtement approprié. Comme la pression de l'argon monte dans la chambre de pulvérisation, la porosité et le nombre de joints de grains du dépôt pulvérisé augmentent également. Le sodium tend à se rassembler aux joints de grains et se diffuse de la couche en MoNa dans l'absorbeur CIGS par ces joints de grain. Avec des paramètres optimisés de pulvérisation, la quantité de Na dans la CIGS a pu être augmentée de presque un facteur sept.

L'expérience de recherche démontre aussi que le sodium se diffuse de la couche de MoNa dans l'absorbeur CIGS même à basses températures. Ceci signifie que les cibles en MoNa sont éminemment appropriées aux procédés de fabrication qui exigent des températures relativement basses, telles que la production de cellules solaires CIGS sur film plastique.

Les résultats détaillés de cette recherche ont été publiés dans l'article intitulé " Sodium-doped molybdenum back contact designs for Cu(In,Ga)Se2 solar cells", dans Solar Energy Materials & Solar Cells, 2014, Volume 124, pages 10-16, édités par Elsevier.