GRACIS "Chemische Gradienten in Cu(In,Ga)(S, Se)2: Ursachen und Konsequenzen"; Teilvorhaben: Lumineszenz Charakterisierung von Cu(In,Ga)(S,Se)2 - mikroskopische (In-)Homogenität, Gradienten, Phasen und Grenzflächen

Die Herstellungskosten von Solarmodulen mit Absorbern aus Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIS) können durch eine schnellere Abscheidung des CIS-Absorbers und höhere Wirkungsgrade bei vereinfachter Prozessführung weiter gesenkt werden. Eine schnellere Herstellung des Absorbers ist vor allem durch die Kinetik der Bildung der Chalkopyritphase und ausreichend großer Körner limitiert. Beide Prozesse sind entscheidend von der Diffusion von Spezies während des Wachstums abhängig. Höchste Wirkungsgrade von CIS-Solarzellen sind mit einem dreistufigen Verdampfungsprozess zu erreichen. Hierbei bilden sich Gradienten im In/Ga-Verhältnis und eine kupferarme Oberflächenphase aus, die wahrscheinlich essentiell für hohe Wirkungsgrade sind. Die Oberfläche kann sich im Verlauf der Grenzflächenbildung mit dem Puffermaterial noch deutlich verändern. Entscheidend hierbei ist die Diffusion von Kupfer und möglicherweise die Interdiffusion zwischen Absorber und Puffermaterial. Das Gesamtziel des Projektes besteht darin, Gradienten der chemischen Zusammensetzung in CIS-Absorbern in Abhängigkeit der Schichtherstellung und der Ausbildung der Grenzfläche zum Puffermaterial zu analysieren. Darüber hinaus sollen die Ursachen chemischer Gradienten und die unmittelbar damit verbundene Diffusion von Spezies aufgeklärt werden. Andererseits sollen die Konsequenzen dieser Zusammenhänge für das Schichtwachstum, die elektronischen Eigenschaften des Absorbers und Auswirkung auf die Effizienz der Solarzellen verstanden werden. Hieraus werden Strategien zur schnelleren Herstellung von CIS-Absorbern sowie zur effizienten Herstellung von Pufferschichten entwickelt und die damit verbundenen Erkenntnisse der zugrundeliegenden physikalischen Zusammenhänge Produzenten von CIS-Solarmodulen im Rahmen von Industrieworkshops zur Verfügung gestellt werden.