Analytische Methoden in der Produktion und Charakterisierung von CIGS-Modulen

Anbieter zum Thema

Shimadzu Deutschland GmbH

WINOPAL Forschungsbedarf GmbH

TOSOH Bioscience GmbH

Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)

Ramanspektrometrie

Die Ramanspektroskopie kommt immer häufiger zum Einsatz. Kleine Verschiebungen in der reflektierten Laserstrahlung werden durch Absorption über Schwingungsmoden im Kristallgitter erzeugt. Das Spektrum ermöglicht dadurch eine Phasenbestimmung, die gut mit Ergebnissen aus der Röntgendiffraktometrie (XRD) übereinstimmt [3]. Abbildung 3 zeigt zwei Kurvenscharen mit Variationen im In/Ga-Verhältnis (links) und Cu/(In+Ga)-Verhältnis (rechts). Wenn die CuIn_1-xGa_xSe₂-Verbindung mehr Gallium enhält, dann wird die Gitterkonstante kleiner und die Bandlücke größer. Im Raman wird der A1-Hauptmodus zu höheren Wellenzahlen verschoben. Veränderungen im Cu/(In+Ga)-Verhältnis sind dagegen nur in einem relativ schmalen Bereich möglich, ohne dass zusätzliche Phasen auftreten. Das rechte Bild zeigt deutlich das Auftreten der Cu_2-xSe-Phase für Cu(In+Ga) größer 1,0 und eine so genannte ODC (ordered defect compound) für Werte kleiner als 0,8. Eine Messkammer für Raman kann ebenfalls in eine Produktionslinie integriert werden.

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wurde eine Auswahl an analytischen Methoden präsentiert, die in der Forschung, Entwicklung und Produktion von Dünnschicht-Photovoltaikmodulen häufig Anwendung finden. Messungen wie XRF und Raman können direkt in die Produktionslinie integriert werden, um Feedback für die Prozesskontrolle zu geben. Dadurch wird sichergestellt, dass die chemische Zusammensetzung bzw. Phasenkomposition der CIGS-Schicht für eine hocheffiziente Solarzelle korrekt ist. Zusammen mit den anderen hier präsentierten Methoden REM, EDX und SIMS/SNMS werden sie in der Forschung und Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen angewandt, um diese in Zukunft auch auf flexiblen Substraten kostengünstig herstellen sowie noch höhere Wirkungsgrade erzielen zu können. n

Literatur

[1] Philip Jackson, Dimitrios Hariskos, Erwin Lotter, Stefan Paetel, Roland Wuerz, Richard Menner, Wiltraud Wischmann and Michael Powalla, “New world record efficiency for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells beyond 20%”, Prog. Photovolt: Res. Appl. (2011) Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI: 10.1002/pip.1078 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.1078/pdf

[2] Wolfram Witte, Robert Kniese, Axel Eicke, Michael Powalla, “Influence of the Ga content on the Mo/Cu(In,Ga)Se2 interface formation”, IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion,Waikoloa, 7-12 May 2006, p. 553

[3] Wolfram Witte, Robert Kniese, Michael Powalla, „Raman investigations of Cu(In,Ga)Se2 thin films with various copper contents”, Thin Solid Films, Vol 517, p. 867 (2008)

* *Dr.-Ing. T. M. Friedlmeier, Prof. Dr. M. Powalla: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, 70565 Stuttgart, Tel. +49 (0)7 11 / 78 70 - 2 93

(ID:25374470)