CIGS薄膜PV–アプリケーションディスカッション

アプリケーションノート

Cu(In、Ga)Se2 (CIGS)薄膜PVは薄膜です PV技術 大規模商業化の初期段階にあります。 CIGSには、高いセル効率(20%に近い)とモジュール効率(〜13%)、直接バンドギャップ、高い吸収係数、およびロールツーツーなどの低コストで大規模製造に対応できるプロセスという利点があります。ポリマーまたはステンレス鋼のロール基板。 電池の電子的性質は、Cu含有量の組成変動に対して非常に寛容である。 CuInSe2 Ga(common)、Al、およびSと合金化して、バンドギャップを広い範囲にわたって設計し、性能を向上させることができます。

CIGS薄膜PVの改善の主な分野は、製造の規模が拡大したときの性能の信頼性と均一性です。

材料のキャラクタリゼーション 使用して 表面分析 メソッドは、パフォーマンスの分析と効率改善の研究開発をサポートするために使用できます。

上に示したCIGS薄膜PVデバイス構造の概略図は、表面分析が役立つ方法のいくつかを示しています。

上に示したCIGS薄膜PVデバイス構造の概略図は、表面分析が役立ついくつかの方法を示しています。

回路図の左側に、階層構造があります。 この場合の基板はソーダ石灰ガラスであり、装置に必要なNaの供給源であるが、ステンレス鋼箔またはポリイミドシートなどの代替基板も使用され、その場合にはNaを添加するための代替方法が必要である。 概略図では、金属(この場合はMo)がガラス基板上にXNUMXμm程度の厚さで堆積される。 次にCIGS層をXNUMXμm程度の厚さで堆積し、薄い(〜XNUMX nm)CdS層をCIGSの表面に堆積する。 CdSに代わるものとしては、CdZnS、Zn(S、O、OH)、ZnSe、ZnInが挙げられる。2Se4、で2S3、及びZnMgO。

最後に、厚さXNUMXμm〜XNUMXμmのZnO / ZnO:AlまたはZnO / ITOのような透明導電性酸化物(TCO)が堆積される。 光はTCO側から入射し、電子 - 正孔対が形成されているCIGS層に吸収されます。 CdS / CIGSヘテロ接合におけるp / n接合、またはCdS界面におけるCIGSのCdドープ表面領域によって形成されるホモ接合は、電子と正孔を分離し、それらを収集することを可能にする空乏領域を生成する。太陽電池の電流 CIGS太陽電池の設計および製造における重要なステップのうちの2つは、CIGS層に制御されたプロファイルのGaを導入するプロセスと、〜XNUMX%Naをデバイスに導入するプロセスである。 CIGS層はCu欠乏性でなければならず、そしてセルの安定性は電気的に不活性である欠陥対の安定した形成に起因する。 各層は多結晶質である。

回路図の右側には、材料分析の例がいくつか示されています。 底部すなわちセル形成の始めから始めて、ガラス基板上に金属層を有する。 この金属層は、最も一般的には、ターゲット抵抗率を有し、ガラス基板からCdSおよびCIGSの上層へのNaの拡散を可能にするスパッタMoである。 Mo膜の厚さおよび微細構造は、抵抗率およびNaを拡散させる能力の両方にとって重要である。 厚さはによって測定することができます XRR。 微細構造は、 XRD (フェーズID) SEMAFM。 気孔率は、 TEM。 Mo膜中の酸素は特性に影響を与える可能性があり、これは以下によって決定することができる。 (例:XPS RBS. SIMS NaからMoを通って上層に分布するのに使用できます。 ガラス基板がステンレス鋼のような金属箔によって置き換えられる場合、箔の欠陥はAFMによって特徴付けることができる。 AES.

金属接点上に堆積されたCIGS層は、多くの技術によって特徴付けることができる。 断面SEMは、粒子および空隙形態を示す。 TEMは、ナノドメインを含む欠陥に関する情報を提供します。 / EDSは、合金成分の比率の変動に関する情報を提供します。 SIMSは、主要成分(Cu、In、Ga、Se)ならびにOおよびC汚染物質および所望のNaなどの不純物のプロファイルを与える。 オーガはまた、主要な構成要素をプロファイルすることができます。 XRDおよびGIXRDはCIGS相IDを与え、そしてXPSはCdS層が堆積される前に表面化学量論的分散を与える。

CdS層の厚さおよび組成は、XRRおよびRBSによって得ることができる。 TCO層の組成および厚さはXRRおよびRBSによって決定することができ、一方XRDは促進環境老化試験の下で相劣化をもたらすことができる。

さらに、モジュール形成を含む任意の工程でプロセスに入る可能性のある有機汚染は、以下によって決定され得る。 FTIR, GCMS、XPS、 Ramanまたは TOF-SIMS.

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