19.04.2024 | Technologie
Kleine Einführung in die CIGS-Technologie
CIGS steht für die Bestandteile Kupfer (Cu), Indium (In), Gallium (Ga) und Selen (Se). Hauptmerkmal der CIGS-Technologie ist die hauchdünne ca. 2 µm dünne Halbleiterschicht.
grundlagen
Was bedeutet CIGS?
Die CIGS-Dünnschicht-Technologie stellt eines der leistungsstärksten und langzeitstabilsten Dünnschichtverfahren dar.
Der Hauptbestandteil von Photovoltaik-Modulen der CIGS-Technologie ist eine circa zwei Mikrometer dünne Halbleiterschicht. Die Abkürzung CIGS steht dabei für die eingesetzten Komponenten Kupfer (C), Indium (I), Gallium (G) und Selen (Se), aus welchen diese Schicht aufgebaut wird. AVANCIS kombiniert für seine spezielle CIGS-Dünnschichttechnologie zu den vier Basiselementen noch zusätzlich Schwefel (S).
erläuterungen zur abbildung
Wie sieht CIGS unterm Mikroskop aus?
Die Abbildung oben zeigt einen mikroskopischen Querschnitt durch den Schichtaufbau der Kadmium/Cd-freien AVANCIS CIGS-Dünnschichttechnologie, aufgenommen mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskopes (REM, englisch: scanning electron microscope SEM).
Mit der untersten Schicht beginnend, ist in oranger Einfärbung die Molybdän/Mo-Rückkontaktschicht zu sehen, die auf das Substratglas abgeschieden wird.
Gefolgt wird diese Schicht von einer Molybdän-Sulfoselenid-Schicht/Mo(S, Se)2 - gelb eingefärbt, die im Sulfoselenisierungsprozess von AVANCIS durch Reaktion von Schwefel und Selen mit dem Mo-Rückkontakt entsteht. Die Mo(S,Se)2-Schicht gewährleistet eine sehr gute, barrierefreie elektrische Anbindung der darüberliegenden Schicht an den Mo-Rückkontakt.
Diese darüberliegende positiv leitende CIGSSe-Schicht - rot eingefärbt - ist die Absorberschicht.
Auf der CIGS-Absorberschicht wird dann eine dünne sogenannte Pufferschicht abgeschieden, die im Fall der AVANCIS CIGS-Technologie aus Cd-freiem Zinkoxidsulfid/Zn(O,S) - blau eingefärbt - besteht.
Abgeschlossen wird der Schichtstapel durch eine negativ leitende Aluminium-dotierte Zinkoxid-Schicht/AZO - grün eingefärbt.
herstellungsprozess
Wie wird CIGS hergestellt?
Hergestellt werden diese dünnen Schichten in verschiedenen Prozessschritten im Vakuum. Unsere Solar-Fabrik in Torgau besteht aus einer Vielzahl von hochautomatisierten Vakuumbeschichtungsanlagen sowie Transport-, Vor- und Nachbereitungsmaschinen. Während des Beschichtungsprozesses wird das jeweilige Material unter Vakuum zerstäubt und unter dem Einfluss gerichteter Magnetfelder auf dem Glas aufgebracht, das nach Fertigstellung des kompletten Beschichtungsprozesses in der Endfertigung zu einem Solarmodul finalisiert wird.
Durch gezielte Einstellungen des Mischungsverhältnisses der fünf Komponenten Cu, In, Ga, Se und S während der Beschichtung kann die spätere Umwandlung des Sonnenlichts in elektrische Energie zielgerichtet beeinflusst und optimiert werden.
Diese vorteilhafte Eigenschaft der CIGS-Technologie wird u. a. dafür genutzt, die Effizienz der Module auch bei geringer Sonneneinstrahlung zu optimieren sowie den Einfluss erhöhter Temperaturen auf die Modulleistung zu minimieren. Dadurch wird eine maximale jährliche Energieausbeute gewährleistet.