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das Entstehen einer kupferarmen Oberflächenschicht der sogenannten OVC (engl.: ordered vacency
compund) oder auch ODC (eng.: ordered defect compound) zurück geführt werden. Die
kupferarme Oberflächenschicht wird im weiteren Verlauf der Arbeit mit 158-Phase abgekürzt,
da dies die Stoichiometrie der Cu(In,Ga) 5 Se 8 Phase wieder gibt. Auf die CIGS-Schicht wird ein
Puffer aufgebracht. Als Standardpuffer wird CBD-CdS verwendet (siehe Abbildung 2.7 links),
alternativ wird hier CBD-ZnO 0.4 S 0.6 eingesetzt (siehe Abbildung 2.7 rechts).
E g,C IGS = 1.010 + 0.626 y − 0.167y(1 − y) (2.21)
Auf die CBD Pufferschicht wird entweder eine Schicht intrinsisches ZnO oder eine Zn 1−x Mg x O-
Schicht [65] aufgesputtert. Darauf wird eine Aluminium-dotierte ZnO-Schicht aufgebracht, die
als Frontkontakt dient. Zum besseren Stromtransport bei Laborzellen wird ein metallisches Netz
aus Al und Ni als Stromkollektor auf das transparente leitfähige Oxid (engl: Transparent Conducting
Oxide - TCO) aufgebracht. Das sogenannte „Grid“ schattet hierbei ca 7 % der Zelle
ab (bei neueren Zellen sind es nur noch 3 %). Um die Langzeitstabilität der fertigen Zelle zu
gewährleisten wird diese in Glas eingekapselt.
2.2.2 Materialien
In diesem Unterkapitel werden die in der CIGS-Solarzelle verwendeten Materialien, deren Herstellung
und deren Eigenschaften, wie deren Bandlücke, besprochen. Hierbei wird näher auf das
Absorbermaterial und die verschiedenen Puffer eingegangen. Des Weiteren wird der Einfluss des
Natriums aus dem Glassubstrat beleuchtet.
Die CIGS-Solarzelle besitzt den in Abbildung 1.1 gezeigten Aufbau. Die Schichtabfolge ist hierbei
Glassubstrat - Molybdän - CIGS - Puffersystem - Frontkontakt. Nachfolgend werden die
einzelnen Schichten und die darin verwendeten Materialien besprochen.
CIGS-Absorber
Der CIGS-Absorber besteht aus einer Mischung von CuInSe 2 und CuGaSe 2 . Als Basis der Elementarzelle
dient die tetragonale Chalkopyrit-Struktur des CuInSe 2 [66]. Die Elementarzelle
des CuInSe 2 kann als eine Übereinanderstapelung von zwei Zinkblendestrukturen, in der jede
zweite Tetraederlücke von Selenatomen besetzt ist, betrachtet werden. Das Indium wird hierbei
sukzessive mit Gallium ersetzt. Dies erhöht die Bandlücke von 1.04 eV für CuInSe 2 auf 1.68 eV
für CuGaSe 2 [67], wobei das Valenzbandmaximum konstant bleibt und das Leitungsbandminimum
mit steigendem Galliumgehalt zu höheren Werten verschoben wird [68, 69]. Bei einem
Galliumgehalt von ca. 30 % werden Solarzellen mit dem derzeit höchsten Wirkungsgrad gefun-
2.2 Solarzellen 21