Substitution of the CdS buffer layer in CIGS thin-film solar cells (original) (raw)

Vakuum in Forschung und Praxis, 2014

Abstract

ABSTRACT This contribution provides an overview of current activities in the area of alternative buffer layers for Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS) thin-film solar cells. Good cell and module results were achieved by replacing the standard Cds buffer with Zn(O,S), In2S3, (Zn,Sn)Oy or (Zn,Mg)O grown by various methods like chemical bath deposition (CBD), thermal evaporation, sputtering, atomic layer deposition, and spray ion layer gas reaction. The “dry” deposition methods like sputtering and thermal evaporation could be favorable in an industrial environment on glass substrates or application in a roll-to-roll coater. Significant progress was made within the last two years for various Cd-free CIGS devices. We list current records for cells with alternative buffers, e. g. Zn(O,S)-buffered champion cells with efficiencies between 18—20 % and In2S3-buffered cells with 16—17 %. Both materials have the potential to substitute CdS with efficiencies approaching the 20 % mark already surpassed by CIGS cells with CBD CdS buffers. Substitution der CdS-Pufferschicht in CIGS-Dünnschichtsolarzellen Dieser Artikel gibt einen überblick über aktuelle Aktivitäten zu alternativen Pufferschichten für Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS-) Dünnschichtsolarzellen. Gute Zell- und Modulergebnisse wurden durch Ersetzen des standardmäßigen CdS mit Zn(O,S), In2S3, (Zn,Sn)Oy oder (Zn,Mg)O erzielt, die durch verschiedenste Verfahren wie Deposition aus dem chemischen Bad (CBD), thermisches Verdampfen, Sputtern, Atomlagenabscheidung und Sprüh-ILGAR abgeschieden wurden. „Trockene” Beschichtungsverfahren wie sputtern oder thermisches Verdampfen können in einer industriellen Umgebung mit Glassubstraten oder einer Rolle-zu-Rolle Beschichtung vorteilhaft sein. Enorme Fortschritte wurden innerhalb der letzten zwei Jahre für verschiedene Cd-freie CIGS-Bauteile erzielt. Aktuelle Rekordwirkungsgrade z. B. für Zn(O,S)-gepufferte Zellen liegen im Bereich 18—20 % sowie für In2S3 bei 16—17 %, also nahe an den Rekordwerten von über 20 % für CIGS-Zellen mit CBD CdS-Puffern und zeigen, dass beide Materialien das Potenzial besitzen CdS zu ersetzen.

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