OTTE KARSTEN (DE)
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| JP2000144377A | 2000-05-26 | |||
| JPH05166726A | 1993-07-02 | |||
| DE19902908A1 | 2000-07-27 | |||
| EP1422740A2 | 2004-05-26 |
| Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einer Cu(ln,Ga)(Se,S)2-Halbleiterschicht als Absorberschicht für Dünnschichtsolarzellen durch Abscheiden von Cu, In, Ga, Se und S auf ein Substrat, das einen Rückkontakt trägt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Beschichtungskammer eine Absorberschicht auf dem Substrat dergestalt aufgebaut wird, dass zunächst ein Vakuum zwischen 1 x 10"6 und 1 x 10"4 mbar erzeugt wird, das Substrat auf eine Temperatur von 200 bis 600°C erwärmt wird, in Metallverdampferquellen (1) Cu, In und/oder Ga oder deren Chalkogenidverbindungen verdampft werden und die Metalldampfstrahlen auf das Substrat dergestalt fokussiert werden, dass sie auf die Substratoberfläche auftreffen, aus einer Chalkogen-Niederenergiebreitstrahlionenquelle Selen und/oder Schwefel ionisiert austritt und dieser Strahl derart fokussiert auf der Oberfläche des Substrates auftrifft, dass er mit den Metalldampfstrahlen überlappt, zusätzlich zu den Chalkogen-Ionen auch Elektronen aus der Niederenergiebreit- strahlionenquelle (2) extrahiert werden, deren Verteilung in der Beschichtungskammer ebenfalls mit den Metalldampfstrahlen überlappt und zu einer Ionisierung und/oder Anregung derselben führt, wobei es aufgrund der durch den Chalkogenionenstrahl eingebrachten Energie zur Abscheidung der gewünschten Absorberschicht kommt. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Molybdänschicht als Rückkontakt eine Dicke von 0,5 bis 2 um aufweist, das Verhältnis der Metallkomponenten Cu zu In und/oder Ga zwischen 0,81 und 0,95 liegt, die Energie der Selenteilchen zwischen 10 und 500 eV wählbar ist, die Temperatur des Substrates während der Abscheidphase zwischen 400 und 550 Grad C liegt. 3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Cu ganz oder teilweise gegen Ag ausgetauscht wird, das Ga oder In ganz oder teilweise gegen AI, das Se ganz oder teilweise gegen S oder Te. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter Einsatz der Niederenergiebreitstrahlionenquelle, betrieben mit einem Inertgas, Cu, In und/oder Ga als Vorläuferschichten abgeschieden werden und erst bei Auftreffen des Chalkogen-Ionenstrahles in einem zweiten Schritt eine Cu(ln,Ga)(Se,S)2-Absorberschicht entsteht. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat bei der Abscheidung bewegt wird. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat flexibel ist. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gegebenenfalls eine zusätzliche Plasmaanregung durch eine Plasmaquelle in der Beschichtungskammer zur Unterstützung der Ionisierung und/oder Anregung der Metallkomponenten installiert ist 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat oder der metallische Rückkontakt über eine Gleich- oder Wechselspannung einschließlich einer Hochfrequenzspannung vorgespannt werden. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoff, Stickstoff, Argon oder Helium zur Unterstützung des beschriebenen Abscheideprozesses zur Anwendung kommen 10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Komponenten vor dem Auftreffen auf das Schichtsystem bereits als binäre Verbindung (z.B. Cu2Se oder ln2Se3) vorliegen. 11. Vorrichtung zur Abscheidung von Cu(ln,Ga)(Se,S)2 Absorberschichten für Dünnschichtsolarzellen, umfassend eine Vakuum-Beschichtungskammer, Verdamp- fungseinrichtungen zum Verdampfen der Metallkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vakuum-Beschichtungskammer mindestens eine Nieder- energiebreitstrahlionenquelle zur Bereitstellung der Chalkogen-Komponente so angeordnet ist, dass eine Überlappung der Metalldampfstrahlen aus der Verdampfungseinrichtungen und dem lonenstrahl aus der Niederenergiebreitstrahl- ionenquelle ermöglicht wird und die Niederenergiebreitstrahlionenquelle eine Extraktionsoptik besitzt, die zusätzlich zur Extraktion von Ionen die Extraktion von Elektronen ermöglicht. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Plasmaquelle so angeordnet ist, dass eine zusätzliche Aktivierung und/oder Ionisierung der Metallkomponenten möglich wird. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung zur Erwärmung des Substrates vorhanden ist 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche n , 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederenergiebreitstrahlionenquelle eine Lochquelle, eine Linearquelle mit Multiaperturgittersystem oder mit einer Loch- oder Schlitzblende ist |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung einer Chalkopyrit-Absorberschicht für Dünnschichtsolarzellen auf einem Schichtsystem in einem Vakuumprozess, wobei zur Herstellung eine spezielle Niederenergiebreit- strahlionenquelle zum Einsatz kommt. Die Entwicklung von hocheffizienten Solarzellen sowie deren kostengünstige Herstellung sind Hauptziele der Photovoltaik. Im Zuge dieser Entwicklung gewinnen Dünnschichtsolarzellen immer mehr an Bedeutung und werden in Zukunft größere Anteile des momentan von kristallinen Silizium- Solarzellen dominierten Marktes erschließen.
Ein erfolgsversprechendes Absorbermaterial zum Einsatz in Dünnschichtsolarzellen ist das Materialsystem der Chalkopyrit-Halbleiter l-lll-VI 2 mit dem derzeit am weitesten verbreiteten Vertreter CulnSe 2 und seiner Legierung Cu(ln,Ga)Se 2 . Ein gängiger Aufbau für Dünnschichtsolarzellen, die auf diesem Absorbermaterial basieren, besteht aus einem Glassubstrat, auf welchem ein metallischer Rückkontakt aus Molybdän aufgebracht ist; es folgt die Chalkopyrit-Absorberschicht in einer Stärke von üblicherweise 1-3 μιτι, darauf eine Cadmiumsulfid-Pufferschicht und abschließend ein transparenter, leitfähiger Frontkontakt, beispielsweise aus aluminiumdotiertem Zinkoxid. Derartige Solarzellen erreichen im Labor Wirkungsgrade von bis zu 19,9 % [1].
Anstelle des starren Glassubstrates haben sich flexible Substrate aus Metall- oder Polymerfolien bewährt. Unabhängig von der Wahl des Substrates soll in der Folge nur von Substrat gesprochen werden. Als Beispiel für den Aufbau einer flexiblen Cu(ln,Ga)Se 2 -Solarzelle auf Polyimidfolie kann die Abbildung 1 auf Seite 616 in [2] dienen.
Zur Abscheidung der Cu(ln,Ga)Se 2 -Absorberschicht sind verschiedene Verfahren bekannt. In einem sequentiellen Prozess werden beispielsweise die Metall- Komponenten Kupfer, Indium und Gallium durch vorher abgeschiedene Vorläuferschichten bereitgestellt. Anschließend wird dieser Schichtstapel durch schnelles Aufheizen in Selen-Atmosphäre chalkogenisiert [3]. Bei der simultanen Abscheidung durch eine Koverdampfung werden sowohl die Metall-Komponenten als auch die Chalkogen-Komponente (Selen oder Schwefel) gleichzeitig abgeschieden [4]. Durch eine gezielte Anordnung der Metallverdampfer kann zusätzlich ein Element-Tiefen- Gradient in der Absorberschicht erzeugt werden, der den Wirkungsgrad der Dünnschichtsolarzelle erhöht.
Bei den Abscheidungsprozessen wird in der Regel das Substrat geheizt.
Bei der simultanen oder sequentiellen Abscheidung von Cu(ln,Ga)Se 2 als
Absorbermaterial für Dünnschichtsolarzellen ist weiterhin bekannt [5], dass die Selen-Komponente durch einen lonenstrahl bereitgestellt werden kann. Dabei wird zum einen die Selen-Komponente in reaktiverer Form bereitgestellt, als dies bei einer reinen Selen-Verdampfung der Fall wäre. Zum anderen wird mittels der energetischen Selen-Ionen ein zusätzlicher, nichtthermischer Energiebeitrag zum Schichtwachstum bereitgestellt. Dies hat einen positiven Einfluss auf das Schichtwachstum und führt zu einer höheren Qualität des polykristallinenen Absorbers bei gleichzeitig verringerter S u bstrattem peratu r.
Es ist weiterhin bekannt [6], dass bei der Cu(ln,Ga)Se 2 -Abscheidung nur Gallium in ionisierter Form angeboten werden kann. Dies hat einen positiven Einfluss auf das Schichtwachstum und die Eigenschaften der Absorberschicht. Die Gallium-Ionen entstammen dabei einer Gallium-Ionenstrahlquelle.
Weiterhin sind Feststoffionenstrahlquellen bekannt, welche für Forschungszwecke Ionen aus Materialien mit einem hohen Verdampfungspunkt (z.B. Kupfer und Indium) generieren können. Die Rate sowie die lonenstromdichte dieser Quellen sind dabei sehr gering und damit nicht für die Schicht-Abscheidung im industriellen Maßstab geeignet.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, welches die Koverdampfung von Kupfer, Indium, Gallium und Selen beinhaltet [7]. In der entstehenden Dampfphase werden die Elemente vermischt, wobei während des Verdampfens im Raum zwischen den
Verdampferquellen und dem Substrat ein Plasma gezündet und aufrechterhalten wird. Dies führt zu einer Ionisierung und Anregung aller schichtbildenden Elemente, ei der Herstellung von Cu(ln,Ga)Se 2 -Absorberschichten durch Koverdampfung werden nach dem Stand der Technik in der Regel reine Metall- und Chalkogendämpfe im Vakuum für das Einbringen von Cu, In, Ga und Se in die Absorberschicht verwendet. Diese weisen eine geringere Reaktivität bei der Cu(ln,Ga)Se 2 -Absorberschicht- bildung auf, als angeregte und/oder ionisierte Cu-, In-, Ga- oder Se-Komponenten. Das Schichtwachstum und damit auch der Kristallitbildungsprozess werden nicht zusätzlich energetisch beeinflusst. Aus diesem Grund ist eine zusätzliche, konventionell thermische Heizung des Substrates bei der Abscheidung von Cu(ln,Ga)Se 2 notwendig. In der Regel werden Temperaturen bis zu 550 °C für die Rekristallisation des Absorbers verwendet. Damit ist zum einen eine Abscheidung auf temperaturempfindlichen und damit nur niedriger heizbaren Substraten (wie zum Beispiel Polyimidfolie) nicht oder nur mit einem wesentlich geringeren Solarzellen-Wirkungsgrad möglich. Zum anderen fallen aufgrund der hohen Substrattemperaturen hohe Energiekosten bei der Herstellung der Cu(ln,Ga)Se 2 -Absorberschichten an.
Die gleichzeitige Anregung und/oder Ionisierung aller schichtbildenden Komponenten (Cu, In, Ga, Se) in der Beschichtungskammer mittels einer zusätzlichen Plasmaanregung kann dieses Problem nur teilweise lösen. Die Reaktivität der schichtbildenden Elemente wird zwar erhöht, ein zusätzlicher, nichtthermischer Energieeintrag in die wachsende Cu(ln,Ga)Se 2 -Schicht kann jedoch aufgrund der niedrigen Energie der ionisierten und/oder angeregten Teilchen von nur einigen eV nicht stattfinden. D.h. es werden weiterhin hohe Substrattemperaturen für eine ausreichend gute Kristallqualität der Absorberschicht benötigt. Ein weiterer Nachteil dieses Prozesses ist, dass durch die homogene Vermischung der Metall- und Chalkogendämpfe die Einstellung einer für die elektrischen Eigenschaften der Absorber-Schicht förderliche Tiefen-Verteilung der Elemente nicht möglich ist. Weiterhin findet keine gezielte Abscheidung auf einem Substrat, sondern zusätzlich auch der inneren Wände der Beschichtungskammer statt, was den Materialverbrauch und damit die Materialkosten bei der Herstellung von preisgünstigen Dünnschichtsolarzellen erhöht.
Die nach dem Stand der Technik bekannten Feststoffionenstrahlquellen würden zwar eine Ionisierung aller Metall- und Chalkogenkomponenten ermöglichen, jedoch sind diese lonenquellen sehr teuer, und es müsste für jede Komponente eine einzelne lonenquelle verwendet werden. Die Verwendung dieser zusätzlichen lonenstrahl- quellen für die einzelnen Metall-Elemente hat einen sehr hohen Investitions- und Steuerungsaufwand zur Folge. Dies führt zu einem deutlichen Anstieg der Produktionskosten. Weiterhin ermöglichen diese Quellen keine Abscheidung von großflächigen Absorberschichten, da zum einen ihre Austrittsöffnung in der Regel auf einen Durchmesser <10 cm beschränkt ist und zum anderen die Feststoffionenquellen eine zu geringe lonenstromdichte besitzen und sie damit keine für eine wirtschaftliche Produktion notwendigen Materialmengen bereitstellen können. Weiterhin liegen die mit diesen Quellen einstellbaren lonenenergien auch deutlich über den für den Absorberabscheideprozess benötigten lonenenergien. Die Absenkung würde zusätzlichen Kostenaufwand bedeuten.
Die Verwendung einer einzelnen Breitstrahlionenquelle für die Chalkogenkompo- nente erlaubt zwar eine zusätzliche nichtthermische Energiebereitstellung in der wachsenden Schicht und damit die Verwendung geringerer Substrattemperaturen; jedoch werden die Metallkomponenten (Cu, In und oder Ga) weiterhin in ihrer nichtreaktiven Form angeboten. Dies reduziert die Wachstumsgeschwindigkeit der Absorberschicht.
Die Erfindung hat die Ziele, die Kosten für die Herstellung von Dünnschichtsolarzellen zu senken und gleichzeitig den Wirkungsgrad der Dünnschichtsolarzelle zu erhöhen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei Verwendung einer geringen Substrattemperatur sowohl den Wirkungsrad der Solarzelle als auch die Abscheiderate zu erhöhen. Gleichzeitig sollen die Materialkosten bei der Herstellung reduziert werden.
Dies wird dadurch erzielt, dass bei der Abscheidung der Cu(ln,Ga)Se 2 Absorberschicht die Chalkogenkomponente als Chalkogen-Ionenstrahl angeboten wird und gleichzeitig die Metallkomponente teilweise oder vollständig ionisiert bzw. anregt wird. Die gleichzeitige Anregung/Ionisierung der Metallkomponente wird dadurch erreicht, dass die Verteilung des Chalkogen-Ionenstrahles in der Beschichtungskam- mer mit der der Metallkomponenten teilweise oder vollständig überlappt. Ein zusätzliches Erfindungsmerkmal ist die Verwendung einer Chalkogen-Niederenergiebreit- strahlionenquelle, deren Extraktionsoptik so angepasst ist, dass sowohl Chalkogen- lonen als auch Elektronen mit einer ausreichenden Energie erzeugt und extrahiert werden, um den Dampf der Metall-Komponenten teilweise bis vollständig anzuregen und/oder zu ionisieren.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass die Anregung und/oder Ionisierung aller für die Schichtbildung benötigten Metall- und Chalkogen-Komponenten zu einer Verbesserung der strukturellen und damit elektrischen Schichteigenschaften der abgeschiedenen Absorberschicht führen. Durch die Verbesserung der elektrischen Schichteigenschaften wird eine um 10 % erhöhte Effizienz der Solarzellen erreicht. Gegenüber einem reinen Koverdampfungsprozess wird eine Wirkungsgradsteigerung von ca. 35 % erreicht. Somit kann bei gleich bleibender Absorberfläche der Ertrag der Solarzelle entscheidend gesteigert werden. Ein weiterer Vorteil ist die Verwendung nur einer einzigen Breitstrahlionenquelle in der Beschichtungskammer. Damit wird sowohl der Investitions-, Regelungs- und Steuerungsaufwand gegenüber dem Einsatz mehrer einzelner lonenstrahlquellen deutlich verringert als auch die Be- schichtungstechnologie deutlich vereinfacht. Gegenüber einer reinen Plasmabe- schichtung durch die Generation eines Plasmas innerhalb der Beschichtungskammer werden die Materialkosten reduziert, da die Beschichtung gerichtet erfolgt und so weitestgehend nur die Substratoberfläche beschichtet wird. Gleichzeitig liefert der Selenionenstrahl zusätzliche nichtthermische Energie in die sich abscheidende Absorberschicht, was eine Reduzierung der thermischen Substratheizung und damit eine Reduzierung der Energiekosten ermöglicht.
Die verwendete Extraktionsoptik birgt gegenüber einem herkömmlichen Gittersystem den Vorteil geringerer Anschaffungskosten sowie einen verringerten Wartungsaufwand.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Beispiel eines Verfahrensablaufes
Zur Illustration eines möglichen Verfahrensablaufes dient Abbildung 1.
Ein mit einem Molybdän-Rückkontakt 6 versehenes Substrat 5 wird in die Beschichtungskammer eingelegt. Die Schichtdicke des Molybdän-Rückkontaktes 6 liegt dabei im Bereich zwischen 0,5 und 2 pm.
Nun wird in einem Vakuumprozess bei einem Druck zwischen 1 · 10 "6 und 1 ■ 10 "4 mbar auf den metallischen Rückkontakt 6 eine Cu(ln,Ga)Se2-Halbleiterschicht aufgebracht. Es werden dabei die Metall-Komponenten aus Metall-Verdampferquellen 1 in einem Raten-Verhältnis von 0,81 < Cu/(ln+Ga) < 0,95 verdampft. Das für die Schichtbildung benötigte Selen wird durch einen lonenstrahl 3 aus einer Niederenergiebreitstrahlio- nenquelle 2 bereitgestellt. Dabei ist die Energie der Selenionen im Bereich zwischen 10 und 500 eV wählbar.
Der Substrathalter wird bei diesem Beschichtungsschritt auf eine Temperatur zwischen 400 und 550 °C geheizt.
Durch die Ausrichtung der Metallverdampfer 1 und deren daraus resultierende Strahlführung 4 sowie durch die Ausrichtung der mit einem speziellen Extraktionssystem versehene lonenstrahlquelle 2 und die daraus resultierende Form und Verteilung des Selenionenstrahls und der extrahierten Elektronen 3 wird eine Überlappung der Metalldampfstrahlen und des Selenionenstrahls erreicht. Das hierbei verwendete Extraktionssystem der lonenstrahlquelle besteht aus einem Gitter mit 20 Löchern, deren Durchmesser jeweils 20 mm beträgt. An das Extraktionssystem wird relativ zur Masse und zum Substrat eine Spannung angelegt. Im Überlappungsbereich werden die Metalldampfkomponenten ionisiert und/oder angeregt und erreichen in diesem ionisierten und/oder angeregten Zustand ebenfalls das Substrat. Auf dem metallbeschichteten Substrat kommt es nun zur Abscheidung des Cu(ln,Ga)Se 2 - Verbindungshalbleiters in einem für die elektrischen Eigenschaften der Schicht förderlichen Element- und Energieverhältnis. Prozessgeschwindigkeit und
Verdampferraten sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass die resultierende Cu(ln,Ga)Se 2 -Schichtdicke zwischen 1 und 3 μηι liegt.
Durch das Auftreffen der metallischen Komponenten sowie der Selen-Komponente in ionisierter und/oder angeregter Weise mit einer zusätzlichen, nichtthermischen Energie wird die Schichtbildung der Cu(ln,Ga)Se 2 -Absorberschicht positiv beeinflusst. Es werden bessere Schichtqualitäten erzeugt, als dies bei Verwendung reiner, nicht ionisierter/angeregter Metalldämpfe und/oder Selen-Ionen der Fall wäre. Ebenfalls ist eine höhere Abscheiderate möglich. In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse dieses Ausführungsbeispiels im Vergleich zu den nach dem Stand der Technik erzielten Ergebnissen dargestellt. Substrattemperatur Solarzellen- Wachstumsrate
[°C] Wirkungsgrad [%] [nm/min]
Reiner 350-450 10,1 120
Koverdampfungsprozess
Nur Selenionenstrahl 350-450 12,1 180
Erfinderisches Verfahren 350-450 13,7 250
Der Grad der Ionisierung und/oder Anregung kann dabei durch geeignete Wahl der Prozessparameter an der Niederenergiebreitstrahlionenquelle eingestellt werden. Beispielhaft kann die Extraktion des Chalkogen-Ionenstrahls über ein Extraktionssystem, bestehend aus einer Blende unterschiedlicher, speziell an den Prozess ange- passter Abmessungen, erfolgen. Diese Blende ermöglicht es, die Richtung und die Energie der in der Chalkogen - Niederenergiebreitstrahlionenquelle generierten Teilchen (Ionen, Elektronen und Neutralteilchen) auf dem Weg zum Substrat so einzustellen, dass die Anregung und/oder Ionisierung der Metall-Dampfkomponenten erfindungsgemäß beeinflusst wird.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf das Materialsystem Cu(ln,Ga)Se 2 beschränkt, sondern kann auf die Herstellung aller Halbleiterschichten der Gruppe l-lll-VI 2 angewendet werden. Ein mögliches Elemente der Gruppe I, welches für die Abscheidung von Absorberschichten genutzt werden kann, ist dabei neben Kupfer Silber; ein mögliches Element der Gruppe III ist neben Indium und Gallium Aluminium. Die vollständige oder teilweise Ersetzung von Selen als Gruppe VI- Element durch Schwefel oder Tellur ist ebenfalls möglich.
Als Substrat können sowohl flexible Substrate (Plastik- oder Metallfolien) als auch starre Substrate (wie z.B. Glas) verwendet werden. Ebenfalls kann das Substrat bei der Beschichtung bewegt werden oder aber starr fixiert bleiben.
Das Extraktionssystem für die Niederenergiebreitstrahlionenquelle kann erfindungsgemäß auch nur eine Öffnung haben oder mehr Öffnungen mit einem Durchmesser zwischen 1 mm und 5 cm. Weiterhin kann die Öffnung auch eine andere Form (Rechteck etc.) haben.
Die Verdampfer für die metallischen Komponenten können in beliebiger Reihenfolge angeordnet werden. Ebenso ist eine beliebige Positionierung der Verdampfer in Bezug auf die Niederenergiebreitstrahlionenquelle unter Beibehaltung eines Überlappungsbereiches möglich. Die thermische Verdampfung der Metallkomponenten kann erfinderisch sowohl durch Punkt- als auch durch Linearverdampfer erfolgen.
Ebenso kann die Verdampfung der metallischen Komponenten getrennt von der Be- schichtung mit der Chalkogenkomponente geschehen. Dafür wird die Niederenergie- breitstrahlionenquelle statt mit Selen mit einem inerten Hilfsgas (z. B. Argon) betrieben, sodass die Dampfstrahlen der benutzten metallischen Elemente Kupfer, Indium und Gallium die dieser Quelle entstammenden energetischen Elektronen und Ionen passieren und damit ebenfalls angeregt und/oder ionisiert werden. Die Komponenten des verwendeten Inertgases werden bei der Schichtbildung nur moderat eingebaut. Dieser moderate Einbau kann durch die Wahl des inerten Hilfsgases variiert werden.
Eine weitere Möglichkeit der Ionisierung und/oder Anregung der metallischen Komponenten, ohne für jedes Element eine eigene lonenstrahlquelle einzusetzen, besteht darin, in die Kammer selbst eine Plasmaanregung einzubringen und damit das Plasma der Metallkomponenten selbst zu erzeugen. Diese zusätzliche Anregung kann dabei entweder anstelle oder aber zusammen mit der Chalkogen- Niederenergiebreitstrahlionenquelle betrieben werden.
Bezeichnung der Abbildungselemente
1 Metallverdampfer
2 Chalkogen-Niederenergiebreitstrahlionenquelle
3 Chalkogen-lonenstrahl mit extrahierten Elektronen und Neutralteilchen
4 Dampfstrahlen der Metallverdampfer
5 Substrat
6 Molybdän-Beschichtung auf dem Substrat als Rückkontakt
Literaturverweise:
[1] Repins, I. et al., Short Communication: Accelerated Publication 19-9%-efficient ZnO/CdS/Cu(ln,Ga)Se 2 solar cell with 81 -2% fill factor, Progress in Photovoltaics: Research and Applications 16 (2008).
[2] Otte, K. Makhova, L. Braun, A. and Konovalov, I., Flexible Cu(ln,Ga)Se 2 thin- film solar cells for space application, Thin Solid Films 51 1-512 (2006).
[3] Hergert, F., Jost, S., Hock, R., Purwins, M. and Palm, J., Formation reactions of chalcopyrite Compounds and the role of sodium doping, Thin Solid Films 515 (2007).
[4] Kessler, J. and Bodegard, M. and Hedstrom, J. and Stolt, L, Baseline
Cu(ln,Ga)Se 2 device production: Control and Statistical significance, Solar Energy Materials and Solar Cells 67 (2001 ).
[5] Solarion/IOM - Patent (DE 199 02 908 B4)
[6] H. Miyazaki et al., Growth of high-quality CuGaSe 2 thin films using ionized Ga precursor, physica Status solidi (a) 203 (11 ), 2603 (2006).
DE 10 2005 040 087 A1