OTRZYMYWANIE CIENKICH WARSTW ABSORBERA CIGS METODĄ ROZPYLANIA MAGNETRONOWEGO DLA ZASTOSOWAŃ FOTOWOLTAICZNYCH

W artykule przedstawiono metodę rozpylania magnetronowego w zastosowaniu do nanoszenia cienkich warstw krystalicznych absorbera CIGS stosowanych
w cienkowarstwowych ogniwach słonecznych. Metoda rozpylania magnetronowego jest efektywną metodą produkcji cienkich warstw CIGS. Proces nanoszenia warstw można podzielić na dwie zasadnicze części: pierwsza to tworzenie prekursora CIG, tj. nanoszenie warstw metalicznych miedzi, galu i indu w odpowiednich proporcjach. Etap drugi to krystalizacja absorbera CIGS w wyniku procesu wygrzewania prekursora w obecności selenu. W artykule skupiono się na opracowaniu odpowiednich proporcji poszczególnych pierwiastków wchodzących w skład prekursora. Przebadano następujące konfiguracje nanoszenia poszczególnych warstw absorbera: CuGa/In oraz CuGa/In/Cu. Poszczególne warstwy naniesione zostały na podłoże molibdenowe, stanowiące tylny kontakt ogniwa budowanego na bazie absorbera CIGS. Warstwa molibdenu została przebadana metodą czteroostrzową w celu znalezienia zależności rezystywności od grubości warstwy. Przeprowadzono analizę składu pierwiastkowego warstwy za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w system EDS. Dla każdej z otrzymanych warstw określono atomowe współczynniki proporcji występowania miedzi oraz galu w składzie warstwy. Na podstawie otrzymanych wyników badań dokonano optymalizacji parametrów technologicznych procesu takich jak: moc katody, ciśnienie oraz czas procesu, a także temperatura. Znaleziono zależności grubości warstw w funkcji czasu nanoszenia dla ustalonych warunków ciśnienia i mocy. Grubości poszczególnych warstw określono na podstawie badań profilometrycznych. W oparciu o opracowane parametry wykonane warstwy prekursora poddawane są obróbce termicznej w celu uzyskania absorbera CIGS.

Pełny tekst (pdf)

[1]  Hegedus S., Luque A.: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering. John Wiley & Sons Ltd, Chicheser, 2003.

[2] Zdyb A., Olchowik, Mucha M.: The Dependence of GsAs and Si Surface Energy on Crystal Planes Misorientation Angle, Materials Science Poland, 24, No 4 (2006) 1109-1114.

[3] Horowitz H. Fu R. Woodhouse M. An analysis of glass-glass CIGS manufacturing costs. Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 154, 2016, p. 1-10.

[4] Grudniewski T., Lubańska Z., Czernik S.: Charakterystyka AFM cienkich warstw SnO₂ uzyskanych podczas sputteringu magnetronowego przy wybranych warunkach procesu. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, JCEEA, t. XXXII, z. 62 (2/15), 2015, s. 99-106, DOI:10.7862/rb.2015.40.

[5] Gulkowski S., Krawczak E., Olchowik J.M.: Optimization of Metallic Precursor Thickness Ratio for CIGS Solar Cell Prepared by Magnetron Sputtering Process. Procedings of the 31^st EU PVSEC, Hamburg, 2015, p. 1330-1332.