Comment nos cibles de pulvérisation rendent la production de CIGS plus rentables.

Le procédé de pulvérisation constitue la technique la plus importante pour la déposition de matériau dans la fabrication de CIGS. Grâce à des cibles de pulvérisation innovantes, les producteurs de CIGS peuvent réduire leurs coûts de production de manière

De nouvelles conceptions de cible pour une utilisation maximisée des matériaux

 

La modification du système de pulvérisation de cibles plane en cibles rotatives augmente l'utilisation de la cible d'environ 30 % à 75 %.

Le dépôt d'un contact retour en molybdène par les cibles rotatives en molybdène monolithiques, faites entièrement de molybdène, offre des avantages supplémentaires :

Il n'est pas nécessaire de coller le matériau en molybdène sur un tube support en acier inoxydable, ce qui se révèlerait onéreux. De plus, il est possible d'exercer une pulvérisation plus puissante de 30 kW/m. Cela crée une charge thermique très élevée à laquelle les cibles de type collées ne peuvent pas s'adapter. L'indium, dont le point de fusion est de 156 °C, est utilisé comme matériau de collage. Le risque de décollement est donc éliminé pour les cibles monolithiques. L'augmentation de la puissance de pulvérisation a pour conséquence un taux de déposition plus élevé et une amélioration des propriétés de la couche mince, c'est-à-dire une meilleure conductivité électrique.

Contrairement à la bonne homogénéité latérale des couches minces déposées par pulvérisation, une cible de pulvérisation possède souvent un profil d'érosion qui n'est pas homogène, une conséquence des diverses densités des plasmas. Dès lors, il est nécessaire de remplacer les cibles, même s'il y a suffisamment de matériau sur la majeure partie de la zone ciblée. Pour surmonter cette contrainte, l'utilisation de cibles pourvues d'un diamètre externe variable (que l'on appelle « bobine » pour les cibles rotatives) ou d'une certaine épaisseur constitue une solution pour allonger la durée de vie de la cible et augmenter l'intervalle d'échange de la cible.

Des cibles de pulvérisation dopées au sodium pour un rendement amélioré

 

Avec un rendement de conversion record de > 20 % en laboratoire, les CIGS ont atteint le même niveau de rendement que le silicium polycristallin. Deux éléments ont une grande influence sur le rendement de la cellule CIGS : le fer (Fe) et le sodium (Na). Alors que le fer dégrade les performances en introduisant des défauts de structure dans la cellule CIGS, le sodium a l'effet inverse. Il concentre les défauts au niveau de la cohésion des grains, ce qui est une condition pour atteindre de meilleurs rendements. Seule une grande pureté des matériaux bruts ainsi que des procédés de fabrication de grande qualité permettent d'atteindre des niveaux de fer bas. En particulier pour les cibles en molybdène, le contenu peut varier de manière significative.

Le moyen le plus courant d'introduire du sodium dans l'absorbant CIGS est un substrat de verre sodocalcique. Au cours du procédé de fabrication, le sodium se diffuse à partir du verre, par le contact retour en molybdène, vers la couche absorbante, avec pour résultat une concentration en sodium de l'ordre de 0,1 %. Toutefois, le niveau de reproductibilité et d'homogénéité latérale de ce procédé est faible, et les substrats souples n'agissent pas comme source de sodium.

Nous avons maintenant une solution simple à portée de main : En pulvérisant une couche de molybdène dopé au sodium (MoNa), la quantité de sodium présente dans la couche absorbante peut être contrôlée et reproduite avec précision.

Nous offrons des cibles de pulvérisation en MoNa d'une grande pureté avec une microstructure à grain fin et uniforme. Les tests conduits en collaboration avec l'institut suisse EMPA ont déjà prouvé leurs efficacité en pratique : Avec des couches en molybdène dopé au Na, le rendement des cellules solaires CIGS peut être amélioré de manière significative.