OptiCIGS II - Optimierte Qualitätsanalyse von CIGS-Modulen mittels bildgebender Messtechnik und Spektroskopie

Die CIGS-Dünnschichttechnologie zeigt nach wie vor ein hohes Wirkungsgrad-Potential. In den vergangenen Jahren konnten weitere Wirkungsgradsteigerungen sowohl auf Zell- als auch auf Modulebene erzielt werden. Insbesondere bei der Zellentwicklung konnten Verbesserungen durch die sog. PDT (Post Deposition Treatment; div. Alkalibehandlungen) erreicht werden, sodass der Wirkungsgrad von CIGS auf Zellebene demjenigen von monokristallinem Silicium sehr nahe kommt. In optiCIGSII werden verschiedene Optimierungskonzepte für CIGS-Dünnschichtmodule erforscht und implementiert. Hier ist einerseits die weitere Verbesserung des Rückwärtsverhaltens zu nennen, die parallel über drei komplementäre Konzepte (Versagensanalyse, inhärentes Rückwärtsverhalten der Zelle und modulintegriertes Bypassdiodenkonzept) angegangen wird. Neben der Verbesserung des Rückwärtsverhaltens sollen im optiCIGS II insbesondere auch die Charakterisierungsmethoden weiter entwickelt werden, die ein hohes Potential im Hinblick auf Qualitätsverbesserungen und damit auch Wirkungsgradsteigerungen erwarten lassen. Zu diesen Charakterisierungsverfahren zählen transiente, spektrale sowie „steady state“ Photolumineszenz, temperaturabhängige Kennlininienanalyse sowie bildgebende Verfahren zur Verifikation der Modulhomogenität. Unterstützt werden diese Optimierungsstrategien durch Materialanalytik sowie durch Modellbildung und Simulation. Im Bereich der Simulation werden sowohl 2D-Netzwerksimulation als auch 3D-FEM-Simulation eingesetzt, um z.B. die modulintegrierte Bypass-Diode auszulegen oder auch kritische Bereiche für das Sperrverhalten zu lokalisieren und optimieren. Das Projekt ist industriegetrieben. Damit bietet das Projekt bei erfolgreichem Abschluss eine gute Chance für die industrielle Nutzung und Verwertung der Ergebnisse. Das Konsortium beinhaltet neben einem Industriepartner, welcher die Koordination von optiCIGSII übernimmt, führende Forschungsinstitute Deutschlands auf dem Gebiet Photovoltaik.

CIGS thin film technology continues to exhibit a significant potential with respect to conversion efficiencies. In the course of recent years further improvements at the device and module level could be achieved. Especially, the so called PDT (Post Deposition Treatment) resulted in conversion efficiencies at a device level which are competitive with solar cells based on monocrystalline silicon. In optiCIGSII different concepts aiming at the optimization of CIGS thin film modules will be investigated and implemented. Among these optimization concepts an improvement of the reverse characteristics will be developed utilizing three complementary methods (defect analysis, inherent reverse characteristics of devices and a module integrated bypass-diode). Apart from these concepts advanced characterization methods with a high potential for quality and efficiency improvement will be further developed. These characterization methods include transient, spectral and steady state photoluminescence, temperature dependant IV-analysis as well as imaging methods for homogeneity approval and analysis. These activities will be supported by material analysis and simulation. 2D network simulation as well as 3D FEM simulation tools will be employed in order to e.g. parametrize the module integrated bypass-diode or to identify, localize and optimize critical areas for the reverse failure of interconnects. The project is coordinated by the industrial partner guaranteeing the deployment of the results. Leading research institutes of Germany contribute their experience to the success of the project.