Мишени для напыления из молибдена-натрия для тонкопленочных солнечных элементов CIGS

Во многих модулях CIGS подложка из известково-натриевого стекла также служит источником натрия. Во время изготовления абсорбента температура поднимается до 500 °C. При этой температуре натрий диффундирует из стекла через молибденовый обратный контакт в абсорбер. Однако распределение натрия в стекле не является однородным. Возраст стекла и условия хранения перед нанесением покрытия также влияют на качество диффузии натрия.

Намного эффективнее использовать в качестве источника натрия молибден-натриевые слои. Сначала на любую жесткую или гибкую подложку наносится диффузионный барьер. В случае стеклянной подложки это может быть, например, слой нитрида кремния. Если используется стальная фольга, то барьер на основе хрома или вольфрама предотвращает диффузию железа. Затем напыляется тонкий слой MoNa, за которым следует слой чистого молибдена в качестве заднего электрического слоя — как в стандартном случае.

Свойства наших мишеней для напыления MoNa

Мелкая микроструктура

Соединение натрия, добавленное в мишень для напыления MoNa, располагается между зернами молибдена. Поскольку мы производим MoNa методом порошковой металлургии, частицы натрия очень мелкие и распределяются равномерно. Электропроводность мишени из MoNa немного ниже, чем у мишеней из чистого молибдена, но вполне достаточна для распыления в режиме постоянного тока.

Чистый материал

В то время как выверенное количество натрия повышает эффективность элемента CIGS, другие химические элементы, такие как железо или хром, напротив, приводят к заметной потере эффективности. Чтобы максимально снизить содержание металлических примесей, мы уделяем пристальное внимание чистоте технологического процесса и качеству исходных материалов. Мы контролируем процесс производства наших мишеней начиная с сырья, что позволяет гарантировать исключительную чистоту металлических порошков.

В нашей программе есть мишени для напыления MoNa с содержанием натрия 5 % и 10 %. Это соответствует 1,3 и 2,6 масс. %. Наши мишени для напыления MoNa могут быть как плоскими, так и округлой формы, что дополнительно увеличивает выход продукта в процессе применения.

 

Мишени для напыления MoNa как объект исследования

Швейцарский Институт EMPA исследовал легирование натрием в процессе CIGS с использованием мишеней MoNa от Plansee. Рабочая группа по тонким пленкам и фотоэлектрическим системам в EMPA, возглавляемая проф. д-ром Тивари, исследовала возможности оптимального использования мишеней для напыления MoNa для производства солнечных элементов CIGS. Обратные контакты из MoNa позволяют легировать натрий в абсорбирующем слое CIGS и тем самым увеличивают производительность солнечного элемента. При относительно низких температурах осаждения КПД элементов, нанесенных на стальную фольгу, достигает 14,4 %. В исследовательском проекте принимали участие наши специалисты по покрытиям д-р Кристоф Адельхельм и Энрико Францке. Вы можете ознакомиться с подробными результатами исследования. Издательство Elsevier-Verlag предлагает скачать полную версию статьи «Sodium-doped molybdenum back contacts for flexible Cu(In,Ga)Se2 solar cells - ScienceDirect».

Еще одна публикация посвящена оптимальным условиям напыления для легирования абсорбера максимально возможным количеством натрия.