Das Kupfer-Indium-Diselenid (CuInSe2 oder CIS) ist ein polykristallines Dünnschicht-Photovoltaikmaterial die gelegentlich Schwefel und/oder Gallium enthält (CIGS). Aufgrund ihrer vorteilhaften elektrischen und optischen Eigenschaften galt die (CuInSe2)-Dünnschichttechnologie seit ihrer Entwicklung als vielversprechend für Solarzellen. Später wurde entdeckt, dass die Bandlücke von etwa 1.04 Elektronenvolt (eV) für (CIS)-Schichten auf etwa 1.68 eV für Kupfer-Gallium-Diselenid (CGS)-Schichten erhöht werden konnte, indem man Indium (In) durch Gallium (Ga) ersetzte. Um optimale Geräte zu bauen, wurde In teilweise durch Ga ersetzt, was zu einer deutlichen Verbesserung der Gesamteffizienz und einer idealeren Bandlücke führte. Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid [CuInSe2 oder CIS]-Solarzellen werden auch als CIGS-Solarzellen bezeichnet.
Was sind die Vorteile von Kupfer-Indium-Diselenid?
Die Vorteile von CuInSe2 sind:
- Hohe Absorption: Dieses Material mit direkter Bandlücke weist die beste Effizienz aller Dünnschichttechnologien auf, da es einen großen Prozentsatz des Sonnenspektrums absorbieren kann.
- Tandem-Design: Tandem-CIGS-Geräte mit konfigurierbarer Bandlücke sind möglich.
- Schützende Pufferschicht: Filme mit Korngrößen von weniger als 1 Mikrometer können bei der Herstellung von Geräten eingesetzt werden, da die Korngrenzen eine intrinsische Pufferschicht bilden, die eine Oberflächenrekombination verhindert.
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Wie funktioniert die Herstellungstechnik für Kupfer-Indium-Diselenid?
In den 1980er Jahren wurden zwei kostengünstige Beschichtungsverfahren entwickelt, die zu den höchsten Wirkungsgraden von Geräten und Modulen führten. Diese Ansätze sind:
- Bei der Ko-Verdampfung handelt es sich Wiederabscheidung von Vorläuferkomponenten auf einem erhitzten Substrat, nachdem man sie in einer Hochvakuumumgebung sublimieren ließ.
- Vorläuferreaktionsprozesse, bei denen eine von mehreren Techniken, einschließlich Sputtern oder Galvanisierenist wird zur Abscheidung eines Vorläufers aus Cu und In/Ga verwendet bei niedriger Temperatur. Anschließend werden CIGS-Schichten durch reaktives Tempern in einer Se-Verbindung wie Selenwasserstoff (H2Se) oder gasförmigem Selen (Se) erzeugt. Dies wird auch häufig als zweistufige Abscheidung bezeichnet; häufig wird auch eine dreistufige Abscheidungsvariante dieser Technik angewendet.
