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MoNaスパッタリングターゲット

CIGS薄膜太陽電池用モリブデン-ナトリウムスパッタリングターゲット

CIGS(銅-インジウム-ガリウム-セレン)薄膜太陽電池は、実験室での効率が23%以上と、多結晶シリコン製の太陽電池と同等のレベルに達しています。一方で、このCIGS太陽電池の効率に影響を与えるユニークな化学元素としてナトリウムが挙げられます。CIGS吸収体に少量のナトリウムを添加する事により、太陽電池効率の向上が期待できます。弊社のMoNaスパッタリングターゲットを用いる事により、Moバックコンタクト側からCIGS吸収体中にナトリウムを導入する事によりモジュールの性能改善が期待できます。  

一目でわかるメリット:

  • 高金属純度
    99.7%以上

  • 均質な微細構造と化学組成

  • 可変式
    Naドーピング

  • 5~10MS/mの高い電気伝導率

製品仕様書のダウンロードはこちら:

MoNaスパッタリングターゲット仕様

吸収体層へのナトリウム導入方法

多くのCIGSモジュールでは、基板である石灰ソーダガラスにもナトリウムが含まれています。吸収板の製造工程では、約500℃の温度が発生します。この温度では、ナトリウムがモリブデンのバックコンタクトを介してガラスから吸収板に拡散します。しかし、ガラス中のナトリウムの分布は均一ではありません。また、ガラスの使用年数やコーティング前の保管状態もナトリウム拡散の質に影響を与えます。

モリブデン-ナトリウム層をナトリウムの供給源として使用する重要な利点が1つあります。それは、拡散バリアがまず、あらゆる剛性または柔軟性のある基板に適用されることです。ガラス基板の場合、これは例えば窒化ケイ素層であるかもしれません。スチールフォイルを使用する場合は、クロムまたはタングステンベースのバリアが鉄の拡散を防ぎます。その後、薄いMoNa層がスパッタリングされ、続いて、通常の場合、背面電極層として純粋なモリブデンの層が形成されます。

MoNaスパッタリングターゲット層の構造
MoNaスパッタリングターゲット使用時の層構造とナトリウム拡散

吸収体中のナトリウム含有量は、MoNa層の厚さとスパッタ条件によって制御することができます。MoNa層の分離には、モリブデン製バックコンタクトの製造にも用いられている従来のPVD装置が使用されています。

弊社のMoNaスパッタリングターゲットの特性

微細な結晶構造

MoNaスパッタリングターゲットに添加されるナトリウム化合物は、モリブデン粒の間に存在します。弊社は粉末冶金法でMoNaを製造しているため、ナトリウム粒子は微細かつ均一に分布しています。MoNaターゲットの電気伝導率は、純粋なモリブデンターゲットよりもやや低いですが、DCモードでのスパッタリングには十分です。

高い材料純度

少量のナトリウムはCIGSセルの効率を高めるが、鉄やクロムなどの他の化学元素は効率を著しく低下させます。特に金属不純物の含有量を可能な限り低く抑えるために、弊社はクリーンなプロセス管理と原料の高品質化に細心の注意を払っています。ターゲットの製造ルートを原料から監視しているので、金属粉の純度が非常に高いことが保証されているのです。

弊社の製品には、ナトリウム含有量5%および10%のMoNaスパッタリングターゲットがあり、これは1.3および2.6wt.%に相当します。弊社のMoNaスパッタリングターゲットは、平面ターゲットおよびロータリーターゲットとして製造されており、アプリケーションでの材料収率がさらに高くなっています。

 

MoNaスパッタリングターゲットの共同研究実績

スイスのEMPA研究所では、プランゼー製のMoNaターゲットを用いて、CIGSプロセスにおけるナトリウムドーピングを調査しました。Tiwari教授が率いるEMPAの薄膜・太陽電池ワーキンググループは、CIGS太陽電池の製造にMoNaスパッタリングターゲットをどのように使用すれば最適な効果が得られるかを調査しました。MoNaで作られたバックコンタクトは、CIGS吸収体へのナトリウムのドーピングを可能にし、それによってセルの性能を向上させます。比較的低い分離温度で、スチールフォイル上に置かれたセルは14.4%の効率を達成しました。この研究プロジェクトには、弊社のコーティング専門家であるChristoph Adelhelm博士とEnrico Franzkeが参加しました。この研究成果の詳細はこちら。この記事の全文は、「フレキシブルなCu(In,Ga)Se2太陽電池のためのナトリウムドープモリブデンバックコンタクト - ScienceDirect 」と題され、エルゼビア社からダウンロードできます。

出版物へ

他の有名な薄膜太陽電池の研究機関でも、MoNaターゲットの効果を調査しています。バーデン・ヴュルテンベルク州の太陽エネルギー・水素研究センター(ZSW)では、特にフレキシブル基板上のMoNaを扱っています。この成果は、エルゼビア社から出版された論文「フレキシブル基板上のCu(In,Ga)Se2薄膜太陽電池のための代替ナトリウム源 - ScienceDirect」に掲載されています。

出版物へ

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