Diffusions- und Isolationsbarrieren für flexible Cu(In,Ga)Se2- Dünnschichtsolarzellen auf unlegiertem Stahlsubstrat

Für die Herstellung von Cu(In,Ga)Se2-Dünnschichtsolarzellen (CIGS) auf flexiblem Stahlsubstrat werden sowohl Diffusions- als auch elektrische Isolationsbarrieren benötigt. Die Barriereschicht soll die Diffusion schädlicher Substratelemente in die CIGS-Absorberschicht verhindern und die Solarzelle gegen das leitfähige Substrat isolieren, um eine monolithische Serienverschaltung von Zellen zum Modul zu ermöglichen. Als Barriereschichten wurden Siliziumoxid-Schichten (SiOx) untersucht, die mit Sol-Gel- und Plasma-unterstützten Verfahren auf ein Stahlblech aufgebracht wurden. Eine große Herausforderung ist hierbei die thermische und chemische Stabilität der Barriereschichten während der CIGS-Bedampfung in Selenatmosphäre bei Substrattemperaturen um 600 Grad C. Daher wurde der Isolationswiderstand der Barriereschichten vor und nach dem CIGS-Prozess bestimmt. Mit speziellen Sol-Gel- Diffusionsbarriere-Schichten konnten auf niedrig legiertem Stahlsubstrat Zellwirkungsgrade von bis zu 10,6 % erreicht werden.