Home / Projekte / TCO4CIGS

TCO4CIGS

Bosch Wetzlar neues Gebäude mit einer Vorhangfassade
Bosch Wetzlar neues Gebäude mit einer Vorhangfassade

Neue Schichtsysteme steigern den Wirkungsgrad von Dünnschicht-Photovoltaik

Die Photovoltaik als relativ junge Technologie ist noch lange nicht ausgereizt. Großes Entwicklungspotenzial wird der sogenannten Dünnschicht zugeschrieben, weil diese Technologie mit einem deutlich geringeren Einsatz von Halbleitermaterial auskommt und über weitere spezifische Vorteile verfügt. So lassen sich die Halbleiterschichten im industriellen Maßstab kostengünstig auf die Trägerfläche auftragen. Außerdem lassen sich Dünnschicht-Module auf viele Arten architektonisch einbinden.

Eine viel versprechende Dünnschicht-Variante ist die CIGS-Technologie, an der in den vergangenen Jahren intensiv geforscht wurde. Die heute in der Massenfertigung befindliche Fensterschicht (TCO – transparent conductive oxide) basiert auf den ZnO-Netzprojekten Anfang der 2000er Jahre. Der bislang verwendete Beschichtungsprozess – das „Sputtern“ von mit Aluminium dotierten Zinkoxid (ZnO:Al) – stößt allerdings an seine Grenzen. Aus den Verlustanalysen von Bauelementen und Modulen geht hervor, dass diese ZnO:Al-Technologie eine Wirkungsgradlimitation mit sich bringt und das Aufschließen zu den Modulwirkungsgraden der weit verbreiteten polykristallinen Silizium-Technologie dadurch erschwert wird.

Das Forschungsvorhaben TCO4CIGS setzt an dieser Stelle an. Unter Verwendung optimierter TCO-Schichten können die Wirkungsgrade bei gleichen oder geringeren Herstellungskosten spürbar um ein bis zwei Prozentpunkte gesteigert werden, wie optische und elektrische Simulationen zeigen. Das Industrie geführte Konsortium hat das Ziel, in einer ersten Phase das identifizierte Innovationspotenzial zu erschließen. Inhaltlich stehen die modellbasierte Schicht- und Prozessentwicklung im Vordergrund. Die folgenden Themen werden angegangen:

  • Ausloten der Grenzen des Materialsystems ZnO:Al von keramischen Targets
  • Alternative Dotierung für ZnO (ZnO:Ga, ZnO:B)
  • Gradienten-Dotierungen im ZnO und Saatschicht-Konzepte
  • Amorphe TCOs mit überlegenen Materialeigenschaften auf der Basis von a-InO:H,
    a-InZnO und a-ZnSnO

Nach Benchmark-Untersuchungen bzgl. maximaler Bandlücke, Transmission, Beweglichkeit und Ladungsträgerkonzentration auf Glas folgen Untersuchungen auf Absorberschichten. Zum Einsatz kommen hier innovative Prozesstechniken. Die vielversprechendsten TCO-Schichtsysteme des Verbundes sollen in der zweiten Projekthälfte auf große Modulflächen skaliert und entsprechend erprobt werden.

Top