Die Leitf\u00e4higkeit des Molybd\u00e4n-R\u00fcckkontakts beeinflusst den Wirkungsgrad der gesamten CIGS-Solarzelle. Gemeinsam mit der TU Bergakademie Freiberg hat PLANSEE diese Materialeigenschaft genau unter die Lupe genommen und erste Ergebnisse bei der ICMCTF-Konferenz pr\u00e4sentiert.<\/p>
In den letzten Monaten untersuchten Forscher von PLANSEE und der TU Bergakademie Freiberg Defekte in Molybd\u00e4nschichten und ihre Wirkung auf die elektrische Leitf\u00e4higkeit. Bei der ICMCTF-Konferenz in Kalifornien verriet Dr. Harald K\u00f6stenbauer, Entwickler von D\u00fcnnschichtmaterialien bei PLANSEE, was Molybd\u00e4nschichten vom Leiten abh\u00e4lt. Die gr\u00f6\u00dften St\u00f6renfriede: Verunreinigungen und die falsche Prozesstemperatur beim Sputtern.<\/p>
Den gr\u00f6\u00dften Einfluss auf die elektrische Leitf\u00e4higkeit von Molybd\u00e4n-Schichten in CIGS-Zellen haben substitutionelle Verunreinigungen wie Eisen, Nickel oder Chrom. Bei st\u00e4rkerer Verunreinigung k\u00f6nnen eingelagerte Atome dieser Metalle die elektrische Leitf\u00e4higkeit der Molybd\u00e4nschicht um \u00fcber 40 % verringern. Die gute Nachricht: Mit besonders reinen Sputtertargets k\u00f6nnen CIGS-Hersteller diesen Effekt ganz einfach vermeiden.
Den zweitgr\u00f6\u00dften Einfluss auf die elektrische Leitf\u00e4higkeit von Molybd\u00e4nschichten haben sogenannte Versetzungen. Das sind Fehler im Kristallgitter. Sie machen Metalle erst verformbar. Leider verursachen sie gleichzeitig Verzerrungen im Molybd\u00e4n-Gitter, die die elektrische Leitf\u00e4higkeit um bis zu 14 % reduzieren. Auch hier die gute Nachricht aus den Testergebnissen: Mit einer Prozesstemperatur von 150 \u00b0C statt Raumtemperatur k\u00f6nnen CIGS-Hersteller den Effekt einfach halbieren.
Den drittgr\u00f6\u00dften Einfluss auf die elektrische Leitf\u00e4higkeit von Molybd\u00e4nschichten haben Einlagerungen von kleinen Fremdatomen im Molybd\u00e4n-Gitter. Diese interstitiellen Verunreinigungen aus Stickstoff, Sauerstoff und Argon reduzieren die elektrische Leitf\u00e4higkeit der Molybd\u00e4nschicht um bis zu 12 %. Dass geringe Mengen dieser Atome im Beschichtungsprozess vorhanden sind, l\u00e4sst sich nicht verhindern. Doch wie sieht es mit ihrer Einlagerung im Molybd\u00e4ngitter aus? Wieder spielt die Prozesstemperatur bei der Einlagerung dieser Atome die Hauptrolle. Und wieder sind es exakt 150 \u00b0C. Bei dieser Temperatur haben die kleinen beweglichen Atome bereits gen\u00fcgend Energie, um aus dem Molybd\u00e4n-Gitter zu entweichen. Bei 150 \u00b0C sind beinahe keine Zwischengitteratome in der Molybd\u00e4nschicht zu finden.<\/p>
Das Testverfahren.
PLANSEE erzeugte die zu testenden Schichten mit den PVD-Verfahren DC-, gepulstes DC- und Hochfrequenzsputtern auf Kalk-Natron-Glas, \u00fcbernahm die Grundcharakterisierung der Schicht und die Messung des elektrischen Widerstands. Die Gruppe um Prof. Dr. David Rafaja vom Institut f\u00fcr Werkstoffwissenschaft an der TU Bergakademie Freiberg f\u00fchrte die Untersuchungen an der Mikrostruktur der Molybd\u00e4nschichten durch. Dabei kamen hochaufl\u00f6sende Verfahren wie Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) und R\u00f6ntgenbeugung (GAXRD) zum Einsatz. Anhand der Messergebnisse erstellte Prof. Rafaja ein mathematisches Modell, mit dessen Hilfe der Effekt der einzelnenEinflussgr\u00f6\u00dfen auf die Leitf\u00e4higkeit vom Molybd\u00e4nschichten quantitativ berechnet werden kann.<\/p>
Sie wollen mehr wissen? Ab Herbst sind die Forschungsergebnisse unter dem Titel \u201eEffect of the deposition process and substrate temperature on the microstructure defects and electrical conductivity of molybdenum thin films\u201c in einem Sonderband der Zeitschrift \u201eThin Solid Films\u201c erh\u00e4ltlich. Die Zusammenarbeit mit der TU Bergakademie Freiberg ist eines von mehreren Forschungsprojekten, in denen PLANSEE sich f\u00fcr noch leistungsst\u00e4rkere D\u00fcnnschichten engagiert. Als Experte f\u00fcr metallische und keramische Beschichtungsmaterialien arbeitet PLANSEE mit Anlagenherstellern und Forschungseinrichtungen eng zusammen. Sei es Korrosionsbest\u00e4ndigkeit oder elektronische Leitf\u00e4higkeit: Immer wieder entstehen aus der gemeinsamen Arbeit Materialien und Schichten mit verbesserten Eigenschaften. F\u00fcr R\u00fcckkontakte in D\u00fcnnschichtsolarzellen liefert PLANSEE hochreine Sputtertargets aus Molybd\u00e4n, Wolfram, MoNa und MoTa. F\u00fcr CIGS Absorberschichten stellt PLANSEE CuIn und CuInGa-Targets her.<\/p>
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\u00dcber PLANSEE SE:
PLANSEE geh\u00f6rt zu den weltweit f\u00fchrenden Konzernen in der Pulvermetallurgie. Das \u00f6sterreichische Privatunternehmen, das 1921 gegr\u00fcndet wurde, ist Experte f\u00fcr die hochschmelzenden Metalle Molybd\u00e4n, Wolfram, Tantal, Niob und Chrom. Wo herk\u00f6mmliche Materialen versagen, kommt PLANSEE mit seinen Werkstoffen, deren Legierungen und Verbundwerkstoffen ins Spiel.PLANSEE deckt den gesamten Produktionsprozess, vom Pulver \u00fcbers Halbzeug bis hin zum fertigen Endprodukt, ab.<\/p>
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