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Cibles de pulvérisation MoNa

Cibles de pulvérisation au molybdène-sodium pour les cellules solaires à couche mince CIGS

Les cellules solaires à couche mince CIGS (cuivre, indium, gallium, sélénium) ont un rendement de plus de 23 % en laboratoire et atteignent ainsi le niveau des cellules solaires en silicium polycristallin. Un élément chimique en particulier influence l’efficacité des cellules CIGS : le sodium. Même de petites quantités de sodium dans l’absorbeur CIGS augmentent l’efficacité des cellules solaires. Avec nos cibles de pulvérisation en MoNa, la teneur en sodium de l’absorbeur CIGS peut être enrichie de manière ciblée et ainsi augmenter les performances des modules.  

Vos bénéfices en bref :

  • Grande pureté métallique
    > 99,7 %

  • Microstructure et composition chimique homogènes

  • Dopage
    en Na variable

  • Conductivité électrique élevée de 5-10 MS/m

Les caractéristiques de nos produits à télécharger :

Caractéristiques Cibles de pulvérisation en MoNa

Comment le sodium est-il introduit dans la couche absorbante ?

Dans de nombreux modules CIGS, le substrat en verre sodo-calcique sert également de source de sodium. Pendant la production de l’absorbeur, des températures d’environ 500 °C sont générées. À cette température, le sodium diffuse dans l’absorbeur du verre à travers le contact arrière en molybdène. Cependant, la répartition du sodium dans le verre n’est pas homogène. L’âge du verre et les conditions de stockage avant le revêtement influencent également la qualité de la répartition du sodium.

L’utilisation de couches de molybdène-sodium comme source de sodium présente un avantage significatif : Une barrière de diffusion est d’abord appliquée sur tout substrat rigide ou flexible. Dans le cas d’un substrat de verre, il peut s’agir d'une couche de nitrure de silicium, par exemple. Si un film d’acier est utilisé, une barrière à base de chrome ou de tungstène empêche la diffusion du fer. Une fine couche de MoNa est ensuite pulvérisée, suivie d’une couche de molybdène pur comme couche d’électrode arrière, comme dans un cas normal.

Structure de la couche cible de pulvérisation en MoNa
Structure de couche et diffusion du sodium lors de l'utilisation de cibles de pulvérisation en MoNa

La teneur en sodium dans l’absorbeur peut être contrôlée par le choix de l’épaisseur de la couche de MoNa et les conditions de pulvérisation. Un système PVD classique, qui est également utilisé pour produire le contact arrière en molybdène, est utilisé pour déposer la couche de MoNa.

Propriétés de nos cibles de pulvérisation en MoNa

Microstructure fine

Le composé de sodium ajouté à la cible de pulvérisation en MoNa est placé entre les grains de molybdène. Comme nous produisons le MoNa par un procédé de métallurgie des poudres, les particules de sodium sont fines et réparties de manière uniforme. La conductivité électrique d’une cible en MoNa est légèrement inférieure à celle des cibles en molybdène pur, mais tout à fait suffisante pour la pulvérisation en mode DC.

Matériau pur

Si de petites quantités de sodium augmentent l’efficacité de la cellule CIGS, d’autres éléments chimiques tels que le fer ou le chrome, en revanche, entraînent une perte d’efficacité notable. Afin de conserver une teneur en impuretés métalliques aussi faible que possible, nous accordons une attention toute particulière à la gestion de processus propres et à la qualité de nos matières premières. Nous contrôlons la chaîne de fabrication de nos cibles dès la matière première et pouvons ainsi garantir une pureté exceptionnelle de nos poudres métalliques.

Nous disposons dans notre gamme de cibles de pulvérisation en MoNa avec des teneurs en sodium de 5 % et 10 %. Cela correspond à 1,3 et 2,6 % en poids. Nos cibles de pulvérisation en MoNa sont fabriquées sous forme de cibles planes et rotatives, pour un rendement encore plus élevé du matériau dans l’application.

 

Les cibles de pulvérisation en MoNa comme sujet de recherche

L’institut suisse EMPA a étudié le dopage au sodium dans le processus CIGS avec des cibles en MoNa de Plansee. Le groupe de travail Couches minces et photovoltaïque de l’EMPA, dirigé par le Prof. Dr. Tiwari, a étudié comment les cibles de pulvérisation en MoNa peuvent être utilisées de manière optimale pour la production de cellules solaires CIGS. Les contacts arrière en MoNa permettent le dopage au sodium dans l’absorbeur CIGS et augmentent ainsi les performances de la cellule. À des températures de dépôt relativement basses, les cellules montées sur une feuille d'acier ont atteint un rendement de 14,4 %. Nos experts en revêtements, le Dr Christoph Adelhelm et Enrico Franzke, ont participé au projet de recherche. Consultez les résultats détaillés de la recherche. Les éditions Elsevier vous proposent de télécharger l’article complet « Sodium-doped molybdenum back contacts for flexible Cu(In,Ga)Se2 solar cells - ScienceDirect ».

Voir la publication

D’autres instituts de recherche réputés dans le domaine des cellules solaires à couche mince ont également étudié l’effet des cibles en MoNa. Le Centre de recherche sur l’énergie solaire et l’hydrogène du Bade-Wurtemberg (ZSW) est dédié au MoNa sur des substrats flexibles. Lisez les résultats dans l’article publié par les éditions Elsevier « Alternative sodium sources for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells on flexible substrates - ScienceDirect ».

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