PVMD Delft University of Technology Learning objectives Two - - PowerPoint PPT Presentation

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CIGS technology - Production Ren van Swaaij PVMD Delft University of Technology Learning objectives Two different production processes Learning objectives Two different production processes

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SLIDE 1

PVMD

Delft University of Technology

CIGS ¡technology ¡-­‑ Production

René ¡van ¡Swaaij

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SLIDE 2

Learning ¡objectives

  • Two different ¡production processes
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SLIDE 3

Learning ¡objectives

  • Two different ¡production processes
  • Traditional ¡cell structure
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SLIDE 4

CIGS: ¡Three-­‑stage ¡co-­‑evaporation

Mo Cu,Ga,In,Se CdS ZnO

1

  • Cu, ¡Ga, ¡In ¡and ¡Se ¡are ¡evaporated ¡in ¡a ¡single ¡process
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SLIDE 5

CIGS: ¡Three-­‑stage ¡co-­‑evaporation

Mo Cu,Ga,In,Se CdS ZnO

1

  • Cu, ¡Ga, ¡In ¡and ¡Se ¡are ¡evaporated ¡in ¡a ¡single ¡process
  • Highest ¡efficiency ¡CIGS ¡produced, ¡22.6% ¡ZSW ¡(2016)
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SLIDE 6

10 20 30 40 2 4 6 8 10 12 14 10 20 30 40 50 60 70

Se ¡rate (Å/s) Metal ¡rate (Å/s) Time ¡(min)

Se Ga In

  • R. ¡Noufi, ¡2016

I

CIGS: ¡Three-­‑stage ¡co-­‑evaporation

400 ¡°C

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SLIDE 7

10 20 30 40 2 4 6 8 10 12 14 10 20 30 40 50 60 70

Se ¡rate (Å/s) Metal ¡rate (Å/s) Time ¡(min)

Se Ga In Cu

  • R. ¡Noufi, ¡2016

I II

CIGS: ¡Three-­‑stage ¡co-­‑evaporation

550 ¡°C

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SLIDE 8

10 20 30 40 2 4 6 8 10 12 14 10 20 30 40 50 60 70

Se ¡rate (Å/s) Metal ¡rate (Å/s) Time ¡(min)

Se Ga In Cu

  • R. ¡Noufi, ¡2016

I II III

CIGS: ¡Three-­‑stage ¡co-­‑evaporation

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SLIDE 9

CIGS: ¡Two-­‑step precursor/selenisation

2

  • Industry ¡prefers ¡a ¡sequential ¡process:
  • Step ¡1: ¡CIG ¡precursor ¡is ¡sputtered
  • Step ¡2: ¡Selenisation with ¡H2Se ¡gas ¡or ¡Se ¡vapour
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SLIDE 10

CIGS: ¡Two-­‑step precursor/selenisation

2

  • Industry ¡prefers ¡a ¡sequential ¡process:
  • Step ¡1: ¡CIG ¡precursor ¡is ¡sputtered
  • Step ¡2: ¡Selenisation with ¡H2Se ¡gas ¡or ¡Se ¡vapour
  • Highest ¡efficiency: ¡22.3% ¡Solar ¡Frontier ¡(2016)

Source ¡figure: ¡Solar ¡Frontier, ¡2017

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SLIDE 11

Traditional ¡CIGS ¡cell structure

Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

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SLIDE 12

Traditional ¡CIGS ¡cell structure

Soda-­‑lime ¡glass Molybdenum

Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

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SLIDE 13

Traditional ¡CIGS ¡cell structure

Soda-­‑lime ¡glass Molybdenum p-­‑type ¡CIGS absorber n-­‑type ¡CIGS

Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

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SLIDE 14

Traditional ¡CIGS ¡cell structure

Soda-­‑lime ¡glass Molybdenum p-­‑type ¡CIGS absorber n-­‑CdS buffer n-­‑type ¡CIGS

Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

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SLIDE 15

Traditional ¡CIGS ¡cell structure

Soda-­‑lime ¡glass Molybdenum p-­‑type ¡CIGS absorber n-­‑CdS buffer i-­‑ZnO n-­‑type ¡CIGS

Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

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SLIDE 16

Traditional ¡CIGS ¡cell structure

Soda-­‑lime ¡glass Molybdenum p-­‑type ¡CIGS absorber n-­‑CdS buffer i-­‑ZnO n-­‑ZnO:Al n-­‑type ¡CIGS

Source ¡figure: ¡ZSW ¡2017

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SLIDE 17

CIGS: ¡Energy ¡band ¡diagram

3.3 ¡eV 2.5 ¡eV 1.1 ¡eV p-­‑CIGS CdS i-­‑ZnO n-­‑ZnO

Ec Ev EF

Soda-­‑lime ¡glass Molybdenum p-­‑type ¡CIGS absorber n-­‑CdS buffer i-­‑ZnO n-­‑ZnO:Al n-­‑type ¡CIGS

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SLIDE 18

CIGS: ¡Energy ¡band ¡diagram

3.3 ¡eV 2.5 ¡eV 1.1 ¡eV p-­‑CIGS CdS i-­‑ZnO n-­‑ZnO

Ec Ev EF

Soda-­‑lime ¡glass Molybdenum p-­‑type ¡CIGS absorber n-­‑CdS buffer i-­‑ZnO n-­‑ZnO:Al n-­‑type ¡CIGS

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SLIDE 19

Summary

  • Co-­‑evaporation yields highest grade material
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SLIDE 20

Summary

  • Co-­‑evaporation yields highest grade material
  • Precursor/selenisation process preferred by the industry
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SLIDE 21

Summary

  • Co-­‑evaporation yields highest grade material
  • Precursor/selenisation process preferred by the industry
  • Traditional ¡substrate cell forms heterojunction with n-­‑CdS