CIGS: 効率を向上させるナトリウム

研究所では、CIGS太陽電池は、多結晶シリコン太陽電池に相当する20%を超える効率向上を実現しました。CIGSの効率に特に影響する1つの要因はナトリウムです。少量のナトリウムでも太陽電池の効率を上げることができます。

円筒型ターゲット

しかし、ナトリウムはどのように光吸収層に用いられるのでしょうか。

従来の方法

多くのCIGSモジュールでは、ソーダ石灰ガラスの基板もナトリウム源のような働きをしています。吸収層の製造をする際、発生する温度は約500℃となります。この温度下で、ガラスのナトリウムがモリブデンバックコンタクト層を通して吸収層へ拡散されます。しかしながら、この方法ではナトリウムが均等に拡散されません。ガラスの使用年数と保管状況もまたナトリウム拡散の品質に影響します。

ソーダライムガラス基板からのナトリウムの拡散
ソーダライムガラス基板からのナトリウムの拡散

当社MoNaターゲットの使用用途

それは簡単です:お客様のお選びになった基板に拡散防止用のバリアー膜を形成します。ガラス基板の場合、例えば、これはシリコン窒化層である場合があります。もし鉄系フィルム基板をご使用の場合、クロムをベースとするバリアーが鉄の拡散を抑制します。すぐに純モリブデン層に続いて薄いMoNa層を形成ください。

それだけです。

ナトリウムの拡散 MoNaスパッタリングターゲット
ナトリウムの拡散 MoNaスパッタリングターゲット

MoNa層の厚みをとそのスパッタリングの条件を調整することによって、非常に簡単に吸収層でのナトリウム含有量をコントロールすることができます。その中で最もベストなもの: MoNa層を成膜させるために、既にお持ちの純モリブデン層のスパッタリングプロセスのPVDシステムをご使用ください。

Dr. Adelhelmがナトリウムドープの効果について説明します。

プランゼーのMoNaターゲットが優れている理由

微細な粒子構造: 当社のナトリウム合成物はモリブデン粒子間に存在します。 MoNaを生産するため粉末冶金法を用いるため、ナトリウム粒子は特に微細になり均一に分配されます。MoNaターゲットの電気伝導率は純モリブデンターゲットの電気伝導率に比べわずかに低いものの、DCスパッタ法でスパッタリングを行うには十分有効です。

高純度材料: ナトリウムがCIGSセルの効率を上昇させるのに対して、鉄は効率を損失する原因となります。 鉄の含有量をできるだけ低くしておくために、当社は、工程で不純物を含まない、そして、最高品質の投入原材料だけが使われることを確実とする事に、最も力を注いでいます。 我々は原材料ステージから正に目標の生産手順通りに行われているかをモニターして、金属粉末の特別な純度を保証しています。

MoNa 5 / 10 in at. % モリブデン
電気伝導度 10.05 MS/m / 4.9 MS/m17.8 MS/m
純度 99.97 % 99.97 %

当社のMoNaスパッタリングターゲットのナトリウム含有量はそれぞれ 5%、10%です。これは重量の1.3%、2.6%に相当します。皆様には通常の平面型MoNaターゲットだけではなくさらにより高い材料利用をするための円筒型MoNaターゲットも提供させて頂きます。

まずはご相談ください。皆様からのご連絡をお待ちしております。

研究と実験において評価されたMoNa

EMPA: スイス連邦材料試験研究所(EMPA) Tiwari教授率いるEMPAのLaboratory for Thin Films and Photovoltaics(薄膜・太陽光発電研究所)は、MoNaスパッタターゲットをステンレス鋼基板使用のCIGS太陽電池向けに最適化する方法を実験しています。MoNaターゲットは、CIGS吸収体におけるナトリウム添加を可能にし、したがって太陽電池の性能を向上させることができます。相対的に低い450℃でステンレス鋼に膜形成され、これらの太陽電池は14.4%の効率レベルを達成しました。コーティングのエキスパートのChristoph Adelhelm博士とEnrico Franzkeがこの研究プロジェクトに参加しました。この研究の詳細な成果をご覧ください。論文の全文をこちらのElsevierのサイトからダウンロードすることができます。

他の研究プロジェクトでは、できるだけ多くのナトリウムを吸収層にドープするために理想的なスパッタリング・パラメータを調査しています。

ZSW: 太陽エネルギーと水素研究機関であるThe Baden-Württemberg Center (ZSW)も、MoNaターゲットの影響について調査しています。 The Baden-Württemberg Center (ZSW) は、フレキシブル基板上のMoNaの使用について重点的に取り組んでいます。研究内容についてはこちらからダウンロードすることができます。

MoNaスパッタリングターゲット
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