Präparation

Die Abteilung Technologie betreibt zusammen mit der Abteilung Heterogene Materialsysteme eine Basislinie zur Herstellung von CuInS₂ Dünnschicht-Solarzellen und -Kleinmodulen sowie von Cu(In,Ga)Se₂ Dünnschicht-Solarzellen.

Die CuInS₂-Bauteile werden mit einem sequentiellen Verfahren hergestellt. Hierbei werden nacheinander Metallschichten aus Molybdän, Kupfer und Indium durch Kathodenzerstäubung (Sputtern) auf Kalk-Natron Floatglas (Fensterglas) abgeschieden und anschließend in elementarem Schwefeldampf in einem Lampenofen (RTP) zum Halbleitermaterial CuInS₂ umgesetzt. Das Molybdän reagiert dabei kaum mit dem Schwefel und bildet den rückseitigen elektrischen Kontakt. Der entstandene p-Halbleiter CuInS2 bildet die lichtabsorbierende Schicht (Absorber). Nach Abätzen einer sekundären Kupfersulfidphase (Abt. Heterogene Materialsysteme) wird nasschemisch eine dünne n-leitende Cadmiumsulfid-Schicht abgeschieden (Abt. Heterogene Materialsysteme), die den pn-Übergang komplettiert. Anschließend wird als transparenter leitfähiger Vorderseitenkontakt Zinkoxid wieder durch Kathodenzerstäubung abgeschieden (Abt. Heterogene Materialsysteme). Zur Herstellung von Modulen, die aus mehreren integriert serienverschalteten Einzelzellen bestehen, werden einzelne Schichten an geeigneter Stelle aufgetrennt (Strukturierung). Als letzter Prozessschritt werden Module verkapselt, um sie gegen Umwelteinflüsse zu schützen.

Prozessablaufplan zur Herstellung von CuInS₂ im schnellen thermischen Verfahren.

Schematischer Schichtaufbau einer CuInS₂ Solarzelle.

Die Cu(In,Ga)Se₂-Solarzellen werden durch Koverdampfung hergestellt. Auf mit Molybdän besputtertem (Rückseitenkontakt) Kalk-Natron Floatglas werden gleichzeitig Kupfer, Indium, Gallium und Selen aufgedampft. Auf den geheizten Substraten scheidet sich dann unmittelbar Cu(In,Ga)Se₂ ab. Die nachfolgenden Prozessschritte sind die gleichen wie bei CuInS₂-Solarzellen.

Für spezielle Aufgaben wird auch Fotolithografie genutzt um Strukturen in Schichtsysteme zu übertragen.