Berliner Forscher verbessern Abscheidemethode für Dünnschichtsolarzellen

Forscher des Hahn-Meitner-Instituts (HMI) haben ein industriell etabliertes Beschichtungsverfahren für die Herstellung von Dünnschichtsolarzellen modifiziert. Mit dem großtechnisch eingesetzten Verfahren des so genannten Magnetronsputterns können prinzipiell höhere Abscheideraten und qualitativ bessere Schichten erzielt werden, berichtet das HMI in einer Pressemitteilung. Bisher wurde dieses Verfahren nicht für die Produktion von Solarzellen eingesetzt.   „In den letzten 20 Jahren kamen die Photovoltaik- Forscher aufgrund zahlreicher erfolgloser Versuche zu der Meinung, dass die mittels Magnetronsputtern erzeugten aktiven Halbleiter- Schichten zu defektreich sind“, erläutert Projektleiter Dr. Klaus Ellmer vom Hahn-Meitner- Institut Berlin. Die Forscher in seinem Team hätten verschiedene Parameter der Abscheidebedingungen jedoch so modifiziert, dass Defekte vermieden würden und die prinzipiellen Vorteile plasmagestützter Abscheideverfahren voll zum Tragen kämen, besonders des Magnetronsputterns. „Wir können so kompaktere Schichten bei niedrigeren Temperaturen als bisher erzeugen. Gleichzeitig lässt sich dieses Verfahren auch auf größere Flächen anwenden“, so Ellmer weiter.

Mit dem modifizierten Verfahren können laut HMI im Labor schon jetzt CIS-Solarzellen (CuInS2 oder Kupfer-Indium-Disulfid) mit gleichem Wirkungsgrad wie mit dem bisher angewandten Prozess hergestellt werden. Der Vorteil des neuen Konzepts liege darin, dass alle Schichten in einem kontinuierlichen Verfahren aufgetragen werden können, im Gegensatz zu dem bisher eingesetzten sequentiellen Prozess, bei dem mehrere Abscheideverfahren nacheinander eingesetzt werden. Diese Ergebnisse eröffneten die Möglichkeit, das bereits großtechnisch eingesetzte Magnetronsputtern auch für die Herstellung der kompletten Schichtfolge in Dünnschichtsolarzellen einzusetzen. „Wir sind sicher, dass dieses Verfahren eine deutliche Kostenreduzierung bei der Produktion von Dünnschichtsolarzellen ermöglichen kann“ schließt Ellmer.

Möglichkeiten zur Herstellung preiswerterer Dünnschichtsolarzellen

Um zum Beispiel Architekturglas mit Metallen und/oder Oxiden zu beschichten, ist das industrielle Magnetronsputtern das Verfahren der Wahl: das aufzutragende Material (Target) wird mit geladenen Teilchen (Ionen) beschossen. Dadurch werden Atome aus dem Material herausgeschlagen und kondensieren auf der zu beschichtenden Fläche (Substrat). Durch den Einsatz von Magneten hinter dem Target wird beim Magnetronsputtern ein Plasma erzeugt, welches unter anderem höhere Beschichtungsraten und dichtere (weniger poröse) Schichten bei niedrigen Substrattemperaturen ermöglicht. Mittel Magnetronsputterns werden heutzutage in großtechnischem Maßstab (Millionen Quadratmeter pro Jahr) Glasplatten für Wärmedämmfenster und für Architekturglas beschichtet. Die Modifikation des Verfahrens eröffne jetzt erstmals Möglichkeiten zur Herstellung preiswerterer Dünnschichtsolarzellen, so das HMI. Die Forscher planen ein Nachfolgeprojekt, in dem die industrielle Umsetzung dieser neuen Technologie mit einer Prototyp- Beschichtungsanlage erfolgen soll.

Das Verfahren wurde auf der 21. European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition „PV-SEC“ in Dresden vorgestellt

11.09.2006   Quelle: Hahn-Meitner-Institut (HMI)   Solarserver.de   © EEM Energy & Environment Media GmbH