PVMD Delft University of Technology Learning objectives Two - PowerPoint PPT Presentation

CIGS ¡technology ¡-‑ Production René ¡van ¡Swaaij PVMD Delft University of Technology

Learning ¡objectives • Two different ¡production processes

Learning ¡objectives • Two different ¡production processes • Traditional ¡cell structure

CIGS: ¡Three-‑stage ¡co-‑evaporation Mo Cu,Ga,In,Se CdS ZnO 1 • Cu, ¡Ga, ¡In ¡and ¡Se ¡are ¡evaporated ¡in ¡a ¡single ¡process

CIGS: ¡Three-‑stage ¡co-‑evaporation Mo Cu,Ga,In,Se CdS ZnO 1 • Cu, ¡Ga, ¡In ¡and ¡Se ¡are ¡evaporated ¡in ¡a ¡single ¡process • Highest ¡efficiency ¡CIGS ¡produced, ¡22.6% ¡ZSW ¡(2016)

CIGS: ¡Three-‑stage ¡co-‑evaporation 40 14 I 12 Se 30 Metal ¡rate (Å/s) 10 Se ¡rate (Å/s) 400 ¡°C 8 20 6 4 In 10 2 Ga 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Time ¡(min) R. ¡Noufi, ¡2016

CIGS: ¡Three-‑stage ¡co-‑evaporation 40 14 I II 12 Se 30 Metal ¡rate (Å/s) 10 Se ¡rate (Å/s) 550 ¡°C 8 20 6 4 In 10 Cu 2 Ga 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Time ¡(min) R. ¡Noufi, ¡2016

CIGS: ¡Three-‑stage ¡co-‑evaporation 40 14 I II III 12 Se 30 Metal ¡rate (Å/s) 10 Se ¡rate (Å/s) 8 20 6 4 In 10 Cu 2 Ga 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Time ¡(min) R. ¡Noufi, ¡2016

CIGS: ¡Two-‑step precursor/selenisation 2 • Industry ¡prefers ¡a ¡sequential ¡process: • Step ¡1: ¡CIG ¡precursor ¡is ¡sputtered • Step ¡2: ¡Selenisation with ¡H 2 Se ¡gas ¡or ¡Se ¡vapour

CIGS: ¡Two-‑step precursor/selenisation 2 • Industry ¡prefers ¡a ¡sequential ¡process: • Step ¡1: ¡CIG ¡precursor ¡is ¡sputtered • Step ¡2: ¡Selenisation with ¡H 2 Se ¡gas ¡or ¡Se ¡vapour • Highest ¡efficiency: ¡22.3% ¡Solar ¡Frontier ¡(2016) Source ¡figure: ¡Solar ¡Frontier, ¡2017

Traditional ¡CIGS ¡cell structure Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

Traditional ¡CIGS ¡cell structure Molybdenum Soda-‑lime ¡glass Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

Traditional ¡CIGS ¡cell structure n-‑type ¡CIGS p-‑type ¡CIGS absorber Molybdenum Soda-‑lime ¡glass Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

Traditional ¡CIGS ¡cell structure n-‑CdS buffer n-‑type ¡CIGS p-‑type ¡CIGS absorber Molybdenum Soda-‑lime ¡glass Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

Traditional ¡CIGS ¡cell structure i-‑ZnO n-‑CdS buffer n-‑type ¡CIGS p-‑type ¡CIGS absorber Molybdenum Soda-‑lime ¡glass Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

Traditional ¡CIGS ¡cell structure n-‑ZnO:Al i-‑ZnO n-‑CdS buffer n-‑type ¡CIGS p-‑type ¡CIGS absorber Molybdenum Soda-‑lime ¡glass Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

CIGS: ¡Energy ¡band ¡diagram n-‑ZnO:Al n-‑ZnO i-‑ZnO CdS p-‑CIGS E c i-‑ZnO n-‑CdS buffer 1.1 ¡eV n-‑type ¡CIGS E F E v 2.5 ¡eV p-‑type ¡CIGS absorber 3.3 ¡eV Molybdenum Soda-‑lime ¡glass

Summary Co-‑evaporation yields highest grade material •

Summary Co-‑evaporation yields highest grade material • Precursor/selenisation process preferred by the industry •

Summary Co-‑evaporation yields highest grade material • Precursor/selenisation process preferred by the industry • Traditional ¡substrate cell forms heterojunction with n-‑CdS •

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