// Vertieftes Verständnis hoch effizienter CIGS-Dünnschicht-Solarzellen

Im europäischen Forschungsprojekt „Sharc25“, das 2018 nach 3,5 Jahren Laufzeit erfolgreich abgeschlossen wurde, koordinierte das ZSW die Präparations-, Simulations- und Analytikaktivitäten von elf europäischen Partnern aus acht Ländern. Ziel war es, hoch effiziente CIGS-Dünnschicht-Solarzellen auf Weltrekordniveau detailliert zu untersuchen, Verlustmechanismen zu identifizieren und neue Konzepte zur Wirkungsgradsteigerung zu entwickeln und zu implementieren. Die Effizienz der CIGS-Solarzellen konnte um rund einen Prozentpunkt (s. Abb.) vor allem durch verbessertes Absorbermaterial und optimierte Ober- und Grenzflächen gesteigert werden.

Wesentlichen Anteil hatte das wirkungsgradsteigernde sogenannte Post-Deposition-Treatment (PDT) mit dem Alkalielement Rubidium (Rb). Dieser PDT-Prozess wird typischerweise nach der CIGS-Beschichtung und vor der Pufferabscheidung durchgeführt. Ergänzende theoretische Rechnungen zu Diffusionsverhalten und Phasenbildung bei Anwesenheit verschiedener Alkalimetalle halfen dabei, die Effekte des Rb besser zu verstehen und das Zusammenspiel mit anderen vorhandenen Alkalielementen wie Natrium und Kalium für optimierte PDT-Prozesse zu nutzen. Das durch PDT eingebrachte Rb reichert sich an der Grenzfläche zwischen CIGS und nasschemisch abgeschiedenem Puffer an, und es ist sehr wahrscheinlich, dass sich dort eine AlkInSe2-Phase wie RbInSe2bildet. Ein Rekord-Wirkungsgrad von 22,6 % (s. Abb.) konnte mit einer CIGS-Solarzelle erreicht werden, die einen CIGS-Absorber mit RbF-PDT mit einem sehr dünnen, nasschemisch abgeschiedenen CdS-Puffer in Kombination mit einer gesputterten (Zn,Mg)O-Schicht beinhaltet.

 

 

Weitere Informationen:

Projekt-Website: http://sharc25.eu/

Ansprechpartner

Dr. Wolfram Witte
+49 (0)711 78 70-292
Projekt-Roadmap von Sharc25 mit den Effizienzwerten beim Projektstart und den im Projektverlauf erreichten 22,0 bzw. 22,6 % (alle Effizienzen mit Antireflexschicht gemessen).