Улучшение производительности солнечных элементов типа CIGS путем оптимального применения мишеней для распыления из молибдена-натрия (MoNa).

В сотрудничестве с Plansee Лаборатория тонких пленок и фотовольтаики при швейцарской Федеральной лаборатории технологий и материаловедения (Empa) исследовала идеальные параметры распыления для достижения высокой эффективности солнечных элементов типа CIGS.

Небольшие добавки натрия в абсорбирующем слое CIGS повышают эффективность солнечного элемента CIGS. Использование мишеней для распыления из молибдена-натрия (MoNa) позволяет производителям солнечных элементов CIGS достигать гомогенного распределения натрия и точно контролировать его содержание.

В сотрудничестве с Plansee Лаборатория тонких пленок и фотовольтаики при швейцарской Федеральной лаборатории технологий и материаловедения (Empa) исследовала идеальные параметры распыления для достижения высокой эффективности. Результат: Уровень эффективности повышается на величину до 15 %. Результаты были опубликованы в 124-м выпуске издания «Solar Energy Materials & Solar Cells».

В экспериментах по распылению испытывались мишени с содержанием натрия 3, 5 и 10 ат. %. Как и ожидалось, более высокое содержание натрия в мишени вело к более высокой концентрации натрия в абсорбирующем слое CIGS. Слой в 300 нм с содержанием натрия 10 ат. % приводил к заметно большему содержанию натрия в абсорбирующем слое по сравнению с эталонным образцом в виде натриево-кальциевого стекла. Поэтому исследователи применяли данный материал мишеней в последующих экспериментах, поскольку заметно более тонкий слой молибдена-натрия достаточен для достижения результатов, сопоставимых с мишенями, содержащими 5 ат.% натрия.

Правильные параметры распыления обладают еще большим влиянием на эффективность солнечного элемента CIGS, чем правильный материал покрытия. При повышении давления аргона в распылительной камере повышаются также пористость и количество границ зерен в распыленном слое. Натрий имеет склонность скапливаться на границах зерен и диффундировать из слоя MoNa в абсорбирующий слой CIGS через эти границы зерен. С оптимизированными параметрами распыления количество Na в солнечном элементе CIGS могло бы быть повышено почти в семь раз.

Исследовательский эксперимент также продемонстрировал, что натрий диффундирует из слоя MoNa в абсорбирующий слой CIGS даже при низких температурах. Это означает, что мишени из MoNa превосходно подходят для использования в производственных процессах, требующих относительно низких температур, таких как производство солнечных элементов CIGS на пластиковых пленках.

Подробные результаты исследования были опубликованы в статье под названием "Конструкции тыльных контактов из молибдена, легированного натрием, для солнечных элементов из Cu(In,Ga)Se2 ", издании «Solar Energy Materials & Solar Cells», 2014, выпуск 124, стр. 10-16, издательство Elsevier.