Solarzelle Selen- und Indiumschichten für die CIS-Solarzelle

Mit der nasschemischen Herstellung des Absorbers einer CIS-Solarzelle wollen die Schichttechnikspezialisten des Fraunhofer IPA die CIS-Solartechnik revolutionieren.

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Stuttgart – Die CIS-Solarzelle ist heute eine bekannte und häufig eingesetzte Entwicklung, um Sonnenlicht in Energie umzuwandeln. Um auf die teuren und energieintensiven Prozesse wie Hochtemperatur- und Vakuumprozesse bei der Herstellung verzichten zu können, will die Gruppe um Dr. Metzner, Leiter der Abteilung Schichttechnik am Frauhofer IPA, den Absorber einer CIS-Solarzelle jetzt nasschemisch herstellen. Durch nasschemische Prozesse kann eine effizientere und kostengünstigere Herstellungsroute realisiert werden. Somit würde nach Meinung der Wissenschaftler eine Produktion ermöglicht werden, in der die CIS-Solarzelle als ein Massenprodukt gefertigt werden kann, woraus sich die Möglichkeit ergibt, das Produkt großflächig einzusetzen, um Energie zu gewinnen. Aktuell wird die Kupferschicht des Absorbers durch einen galvanischen Prozess erzeugt. Die beiden anderen Schichten entstehen durch Verdampfungsprozesse im Vakuum. Für Indium gibt es bereits Möglichkeiten der nasschemischen Abscheidung. Allerdings bestehen noch eindeutige Haftungsprobleme auf dem Kupfer. Die galvanische Abscheidung des metallischen Selens ist bis jetzt noch nicht erfolgreich durchgeführt worden.

Nasschemische Synthese von metallischem Selen

„Es ist uns gelungen, einen Prozess zu entwickeln, bei dem metallisches Selen durch einen nasschemischen Prozess hergestellt werden kann. Außerdem konnten wir das Problem mit der Haftfestigkeit von Indium auf Kupfer lösen und somit auch diese Schicht elektrochemisch abscheiden. Dadurch sind wir in der Lage, einen CIS-Absorber vollständig nasschemisch herzustellen“, berichtet Dr. Metzner. Die Aufnahmen mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) bestätigen, dass die Abscheidung eines CIS-Absorbers aus wässrigen Lösungen gelungen ist. Dafür wurde die Schicht in flüssigem Stickstoff gebrochen und unter dem REM untersucht.

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