OTRZYMYWANIE CIENKICH WARSTW ABSORBERA CIGS METODĄ ROZPYLANIA MAGNETRONOWEGO DLA ZASTOSOWAŃ FOTOWOLTAICZNYCH

Abstract

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.

Keywords

• fotowoltaika, ogniwa cienkowarstwowe, absorber CIGS, rozpylanie magnetronowe