Kupfer-Indium-Diselenid (CuInSe₂, oder CIS) ist ein polykristallines Dünnschicht-Photovoltaikmaterial , das gelegentlich Schwefel und/oder Gallium (CIGS) enthält. Aufgrund seiner vorteilhaften elektrischen und optischen Eigenschaften gilt die CuInSe₂-Dünnschichttechnologie seit ihrer Entwicklung als vielversprechend für Solarzellen. Später wurde entdeckt, dass die Bandlücke durch den Ersatz von Indium (In) durch Gallium (Ga) von etwa 1.04 Elektronenvolt (eV) für CIS-Filme auf etwa 1.68 eV für Kupfer-Gallium-Diselenid (CGS)-Filme erhöht werden kann. Um optimale Bauelemente zu entwickeln, wurde In teilweise durch Ga ersetzt, was zu einer deutlichen Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades und einer idealeren Bandlücke führte. Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid-Solarzellen (CuInSe₂, oder CIS) 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.
