Cadmiumfreie CIGS-Solarzelle mit 18 Prozent Wirkungsgrad

von pv magazine International

Wissenschaftler des südkoreanischen Forschungsinstituts für Elektronik und Telekommunikation (ETRI) haben eine farbige Kupfer-Indium-Gallium-Selenid-Solarzelle (CIGS) mit einem Wirkungsgrad von18 Prozent entwickelt. Die neue Zelle ist angeblich umweltfreundlicher, da ihre Pufferschicht aus Zink anstelle des üblicherweise verwendeten giftigen Cadmiumsulfids (CdS) besteht.

Hergestellt wurde die Zelle dem Forschungsteam zufolge mit der chemischen Badabscheidung (CBD) unter Verwendung verschiedener Thioharnstoff-Konzentrationen. CBD ist eine Technik zur Herstellung von Schichten aus festen anorganischen, nichtmetallischen Materialien auf Substraten durch Eintauchen des Substrats in eine wässrige Vorläuferlösung. Thioharnstoff (TU) ist eine Verbindung, die in Dünnschichtsolarzellen verwendet wird, um hochwertige Schichten zu erzielen.

„Die Solarzellen zeigten nach der Behandlung eine erhebliche Leistungssteigerung“, sagten die Wissenschaftler. „Es wurde festgestellt, dass die Leistungssteigerung proportional zu der bei der Zinkschichtabscheidung verwendeten TU-Stoffmengen-Konzentration ist.“ Die Ergebnisse des Abscheidungsprozesses wurden durch Röntgenphotoemissionsspektroskopie (XPS) analysiert – die am weitesten verbreitete Oberflächenanalysetechnik zur Identifizierung der in einem Material vorhandenen Elemente. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass an der Grenzfläche zwischen den CIGS- und CDB-Zink-Schichten ein Hohlbandbereich gebildet wurde, der zur Unterdrückung der Elektron-Loch-Rekombination führte und die Zelleffizienz erhöhte.

Die Zelle ist in sieben verschiedenen Farben erhältlich und kann auf ein flexibles Substrat oder ein Glassubstrat aufgetragen werden. „Dies bedeutet, dass sie gebogen oder gefaltet werden können, was die Anwendungen als umweltfreundliche Energiequelle der nächsten Generation erweitert“, so das Team. Beschrieben wird die Zelle in „Ultrafast wavelength-dependent carrier dynamics related to metastable defects in Cu(In,Ga)Se2 solar cells with chemically deposited Zn(O,S) buffer layer“ in der Zeitschrift Nano Energy.