SI/502310

Schlussbericht

Die Empa hat ein Herstellungsverfahren für flexible Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) Solarzellen und -module auf Polymerfolien entwickelt. Die Komplexität des Prozesses und die engen Parameterfenster führen jedoch zu einer Kluft zwischen den Wirkungsgraden der Geräte im Labor und in der Industrie. Das Projekt zielt darauf ab, dieses Problem durch die Entwicklung eines neuen Prozesses für CIGS auf Polymerfolie zu lösen, der einfacher, leichter zu kontrollieren und robuster ist und gleichzeitig die zuvor gezeigten hohen Leistungen beibehält oder verbessert. Der gewählte Legierungsansatz lieferte hervorragende Ergebnisse mit bereits winzigen Ag-Anteilen von etwa 2 % gegenüber Cu (0,5 % insgesamt). Wir haben eine extern zertifizierte Rekord-CIGS-Solarzelle auf flexiblen Polyimid-Substraten mit einem Wirkungsgrad von 22,2 % demonstriert. Ag kann als Vorläuferschicht oder durch verschiedene Varianten der Co-Verdampfung mit einer ähnlichen Wirkungsgradverbesserung von 0,5-1 % eingebracht werden, so dass beide Optionen für die industrielle Umsetzung offen stehen. Im Vergleich zu Ag-freien Zusammensetzungen profitieren die neuen Absorber von vergrößerten Prozessfenstern für eine optimale Leistung in Bezug auf den Ga-Gehalt, die Bandlücke und die reduzierten Abscheidungstemperaturen. Schnellere Abscheidungsraten werden in der kritischen 3. Stufe des Abscheidungsprozesses ermöglicht. Die anderen Abscheidungen, Prozesse und die Kontrollanalytik sind ähnlich effektiv wie bei CIGS, wobei Anpassungen mit leicht reduzierten erforderlichen Alkalimengen und überarbeiteten P1- und P3-Strukturierungsprozessen für monolithische Verbindungen vorgesehen sind. Das Verhalten bei Stresstests ist ausgezeichnet. Abgesehen von der Anpassung an die Modulstrukturierung sind die mit dem neuen Prozess identifizierten Herausforderungen spezifisch für das Labor und nicht relevant für die Herstellung. Das ACIGS-Projekt deutet daher auf eine zuverlässige Verbesserung der photovoltaischen Leistungen, erweiterte Prozesstoleranzen und eine vorläufig niedrige Barriere für die Anpassung bestehender CIGS-Prozesslinien hin.