CIGS 박막 PV – 애플리케이션 토론

애플리케이션 노트

Cu (In, Ga) Se2 (CIGS) 박막 PV는 박막 PV 기술 대규모 상업화의 초기 단계에 있습니다. CIGS는 직접적인 밴드 갭, 높은 흡수 계수 및 롤 투롤 (roll-to-roll)을 포함하는 저비용, 대규모 제조를 위해 작동 할 수있는 공정 인 높은 셀 효율 (20 %에 접근) 및 모듈 효율 (~ 13 % 롤은 중합체 또는 스테인레스 스틸의 기질입니다. 셀의 전자 특성은 Cu 함량의 조성 변화에 매우 관대합니다. CuInSe2 Ga (공통), Al 및 S와 합금하여 넓은 범위에서 밴드 갭을 설계하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.

CIGS 박막 PV의 개선을위한 주요 영역은 제조의 규모가 커짐에 따라 성능의 신뢰성과 균일 성입니다.

재료 특성화 사용 표면 분석 방법을 사용하여 성능 분석 및 효율성 개선 R & D를 지원할 수 있습니다.

위에 표시된 CIGS 박막 PV 장치 구조의 개략도는 표면 분석이 도움이되는 몇 가지 방법을 보여줍니다.

위에 표시된 CIGS 박막 PV 소자 구조의 개략도는 표면 분석이 도움이 될 수있는 몇 가지 방법을 보여줍니다.

도식의 왼쪽에는 계층화 된 구조가 있습니다. 이 경우의 기판은 소다 라임 유리이며, 장치 내에 필요한 Na의 공급원이지만, 스테인레스 스틸 호일 또는 폴리이 미드 시트와 같은 대안적인 기재가 또한 사용되는 경우, Na를 첨가하는 다른 방법이 필요하다. 도식에서 금속 (이 경우 Mo)이 0.5 μm 정도의 두께로 유리 기판에 증착됩니다. CIGS 층은 다음에 2 μm 정도의 두께로 증착되고 얇은 (~ 50 nm) CdS 층이 CIGS의 표면에 증착된다. CdS의 대안으로는 CdZnS, Zn (S, O, OH), ZnSe, ZnIn2Se4,에서2S3, 및 ZnMgO이다.

마지막으로, 두께 0.2 μm에서 0.5 μm의 ZnO / ZnO : Al 또는 ZnO / ITO와 같은 투명한 전도성 산화물 (TCO)이 증착된다. 빛은 TCO 측에서 들어오고 전자 - 홀 쌍이 형성되는 CIGS 층에 흡수됩니다. CdS / CIGS 헤테로 접합부에서의 p / n 접합부 또는 CdS 계면에서 CdS의 Cd 도핑 된 표면 영역에 의해 형성된 호모 접합부는 전자와 정공을 분리하는 공핍 영역을 생성하여 이들이 수집되도록하여, 태양 전지 전류. CIGS 태양 전지 설계 및 제조의 핵심 단계 중 두 가지는 CIGS 층에 Ga의 제어 된 프로파일을 도입하는 프로세스 및 ~ 0.1 % Na를 디바이스에 도입하는 프로세스입니다. CIGS 층은 Cu가 부족해야하며, 셀의 안정성은 전기적으로 비활성 인 결함 쌍의 안정적인 형성에 기인한다. 각 레이어는 다결정입니다.

도식의 오른쪽에는 재료 분석의 몇 가지 예가 나와 있습니다. 바닥 또는 셀 형성의 시작부터 유리 기판 위에 금속층이 있습니다. 이 금속층은 타겟 저항을 가지며 Na가 유리 기판에서 CdS 및 CIGS의 상부 층으로 확산 할 수있게하는 가장 일반적으로 스퍼터링 된 Mo이다. Mo 막의 두께와 미세 구조는 저항성과 Na 확산을 허용하는 능력 모두에 중요합니다. 두께는 XRR. 미세 구조는 XRD (단계 ID), SEMAFM. 다공성은 다음과 같은 특징이 있습니다. TEM. Mo 막의 산소는 특성에 영향을 줄 수 있으며 이는 XPSRBS. SIMS 분석 서비스 Mo를 통해 Mo를 상부 층으로 프로파일 링하는데 사용될 수있다. 유리 기판이 스테인리스 강과 같은 금속박으로 대체되면, 호일의 결함은 AFM 및 Auger.

금속 접촉부 상에 증착 된 CIGS 층은 많은 기술에 의해 특성화 될 수있다. 단면 SEM은 결정립과 공극 형태를 나타낸다. TEM은 나노도 포함하여 결함에 대한 정보를 제공합니다. 줄기/ EDS는 합금 구성 요소 비율의 변동에 대한 정보를 제공합니다. SIMS는 주요 성분 (Cu, In, Ga, Se)의 프로필뿐만 아니라 O 및 C 오염 물질 및 원하는 Na와 같은 불순물을 제공합니다. 오거는 또한 주요 성분을 프로파일 링 할 수 있습니다. XRD와 GIXRD는 CIGS 단계 ID를 제공하고, XPS는 CdS 층이 증착되기 전에 표면 화학 양롞의 분산을 제공합니다.

CdS 층의 두께와 조성은 XRR과 RBS로 얻을 수 있습니다. TCO 층 조성 및 두께는 XRR 및 RBS에 의해 결정될 수있는 반면, XRD는 가속화 된 환경 노화 시험 하에서 위상 저하를 제공 할 수있다.

또한 모듈 형성을 포함하여 모든 단계에서 공정에 유입 될 수있는 유기 오염은 다음과 같이 결정될 수 있습니다. FTIR, GCMS, XPS, RamanTOF-SIMS.

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