Как наши мишени для распыления повышают эффективность производства CIGS.

Распыление является важнейшим методом нанесения материала при производстве CIGS. Благодаря инновационным мишеням для распыления производители CIGS могут значительно сократить свои расходы на производство.

Новая конструкция мишени для более эффективного использования материала

 

Замена плоских мишеней для распыления на вращающиеся позволяет повысить коэффициент использования материала мишени с примерно 30% до 75%, что обеспечивает более экономный расход дорогостоящего сырья.

Нанесение тыльного контакта из молибдена путем распыления монолитных молибденовых вращающихся мишеней, изготовленных полностью из молибдена, имеет дополнительные преимущества:

весьма дорогостоящее нанесение молибдена на опорную трубку из нержавеющей стали не требуется. Кроме того, мишени могут распыляться при плотности энергии до 30 кВт/м. При такой плотности энергии возникает крайне высокая тепловая нагрузка, которую мишени, напаянные на основание, не выдерживают: в них в качестве связующего материала используется индий, который плавится при температуре 156 °C, так что при использовании монолитных мишеней исключается риск отслаивания. Более высокая плотность энергии обеспечивают более высокую скорость напыления и улучшенные свойства тонкой пленки, например, повышенную электропроводность

Если тонкие пленки, наносимые посредством распыления, отличаются крайне однородной структурой, то сама мишень для распыления, как правило, имеет неоднородный эрозионный профиль, что обусловлено различной плотностью плазмы. В результате мишени приходится заменять, даже если на большей части поверхности мишени остается достаточно материала. Для преодоления этого ограничения были разработаны мишени с изменяющимся внешним диаметром (такие вращающиеся мишени называются "гантелеобразными") или толщиной, которые позволяют продлить срок службы мишени и увеличить интервал замены мишеней.

Мишени для распыления, легированные натрием, для повышенной эффективности

 

В лабораторных условиях солнечные элементы типа CIGS уже продемонстрировали коэффициент преобразования >20 % и сравнялись таким образом по уровню эффективности с солнечными элементами из поликристаллического кремния. Два элемента, оказывающих сильное влияние на эффективность солнечных элементов типа CIGS, - это железо (Fe) и натрий (Na). Если железо оказывает отрицательное воздействие, приводя к образованию дефектов в структуре солнечного элемента типа CIGS, то натрий, наоборот, положительно влияет на нее: благодаря нему дефекты концентрируются на границах зерен, что является важным условием для достижения высокой эффективности. Низкое содержание железа обеспечивается только за счет высокой чистоты исходных материалов, а также высококачественных технологий производства. В мишенях из молибдена содержание железа может сильно варьироваться.

Традиционным способом введения натрия в абсорбирующий слой солнечного элемента типа CIGS является использование подложки из натриево-кальциевого стекла. В процессе производства натрий из стекла проникает через молибденовый тыльный контакт в абсорбирующий слой, при этом достигается содержание натрия порядка 0,1 ат. %. Однако воспроизводимость результатов этого процесса и боковая однородность получаемого слоя довольно низкая, и гибкие подложки не могут выступать в качестве источники натрия.

Теперь у нас есть простая альтернатива: путем распыления слоя молибдена, легированного натрием (MoNa), можно точно контролировать содержание натрия в абсорбирующем слое, и результаты этого процесса можно точно воспроизводить.

Мы предлагаем мишени для распыления из MoNa, отличающиеся высокой чистотой и однородной мелкозернистой микроструктурой. Испытания, проведенные совместно со швейцарским институтом EMPA, уже подтвердили на практике преимущества этого метода: благодаря слою молибдена, легированного натрием, эффективность солнечных элементов типа CIGS существенно повысилась.