DE102014209950A1

DE102014209950A1 - Sputter-Target auf der Basis von ZnO und photovoltaische Zelle, die eine Passivierungsschicht aufweist, die unter Verwendung des besagten Sputter-Targets abgeschieden wird

Info

Publication number: DE102014209950A1
Application number: DE102014209950.1A
Authority: DE
Inventors: Yoongyu Lee; Hwangyong Go; Juok Park; Soo Young Seo
Original assignee: Samsung Corning Advanced Glass LLC
Current assignee: Samsung Corning Advanced Glass LLC
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2014-12-04
Also published as: TW201500191A; KR20140140187A; US20140352786A1; JP2014231640A; CN104213084A

Abstract

Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid (ZnO), das zum DC-Sputtern nutzbar ist, und photovoltaische Zelle, die eine Passivierungsschicht aufweist, die unter Verwendung des besagten Sputter-Targets abgeschieden wird. Das Sputter-Target auf der Basis von ZnO weist einen aus ZnO bestehenden Sinterkörper, wobei das ZnO mit 10 bis 60 Gewichts-% Galliumoxid dotiert ist, und eine Trägerplatte auf, die mit der Rückfläche des Sinterkörpers zum Tragen des Sinterkörpers verklebt ist. Die Passivierungsschicht kann verhindern, dass eine Veränderung in der Zusammensetzung der lichtabsorbierenden Schicht einen Wirkungsgrad verringert.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. Mai 2013 eingereichten koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2013-0060477 , die hierin durch diese Bezugnahme vollinhaltlich für alle Zwecke aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid (ZnO) und eine photovoltaische Zelle, die eine Passivierungsschicht aufweist, die unter Verwendung des besagten Sputter-Targets abgeschieden wird, insbesondere ein Sputter-Target auf der Basis von ZnO, das zum Gleichstrom(DC)-Sputtern nutzbar ist, und eine photovoltaische Zelle, die eine Passivierungsschicht aufweist, die unter Verwendung des besagten Sputter-Targets abgeschieden wird, wobei die Passivierungsschicht verhindern kann, dass eine Veränderung in der Zusammensetzung einer lichtabsorbierenden Schicht einen Wirkungsgrad verringert.
Beschreibung des Standes der Technik
Um der Verknappung der Energieressourcen und der Umweltverschmutzung zu begegnen, wird in jüngerer Zeit in großem Umfang an der Entwicklung photovoltaischer Zellen mit hohem Wirkungsgrad gearbeitet. Eine photovoltaische Zelle ist eine zentrale Vorrichtung der photovoltaischen Energiegewinnung, die Sonnenenergie direkt in Elektrizität umwandelt. Mit der rasch steigenden Nachfrage nach photovoltaischen Modulen wird es immer wichtiger, ihre Größe zu erhöhen.
Ein Photovoltaikzellmodul kann eine Mehrschichtstruktur aufweisen, die ein Deckglas, ein erstes Pufferelement, einen Zellstapel, ein zweites Pufferelement und eine Rückplatte aufweist. Der Zellstapel kann ein Substrat, eine gemeinsame Elektrode, eine lichtabsorbierende Schicht, eine Pufferschicht, eine Passivierungsschicht und eine transparente Elektrode aufweisen. Das Substrat kann aus Glas oder Stahl bestehen. Die gemeinsame Elektrode kann durch die Abscheidung von Molybdän (Mo) auf dem Substrat ausgebildet werden. Die lichtabsorbierende Schicht kann durch Abscheidung von z. B. einer Kupfer-Indium-Gallium-Selenid(CIGS)-Verbindung auf der gemeinsamen Elektrode mittels Sputtern, Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder Verdampfung ausgebildet werden. Die Pufferschicht kann durch die Abscheidung von Cadmiumsulfid (CdS) oder Zinksulfid (ZnS) auf der lichtabsorbierenden Schicht mittels chemischer Badabscheidung (CBD) oder Atomlagenabscheidung (ALD) ausgebildet werden. Die Passivierungsschicht kann durch die Abscheidung von intrinsischem Zinkoxid (i-ZnO) auf der Pufferschicht ausgebildet werden.
Das für die Passivierungsschicht des Zellstapels verwendete i-ZnO ist ein Nichtleiter, dessen elektrische Eigenschaften denen der transparenten Elektrode entgegengesetzt sind, die z. B. aus einem Dünnfilm auf der Basis von ZnO hergestellt wird.
Zudem weist die aus einer CIGS-Verbindung bestehende lichtabsorbierende Schicht aufgrund z. B. der Grenzflächendiffusion von Gallium (Ga) eine instabile Zusammensetzung auf. Ändert sich die Zusammensetzung der lichtabsorbierenden Schicht auf diese Weise, so wird der Wirkungsgrad einer photovoltaischen Zelle zwangsläufig verringert. Daher besteht ein dringender Bedarf an Lösungen, die eine Veränderung der Zusammensetzung der lichtabsorbierenden Schicht verhindern können.
Die im Hintergrund der Erfindung offenbarten Angaben dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und sind nicht als Anerkennung oder eine Form der Andeutung, dass diese Angaben einen dem Fachmann bereits bekannten Stand der Technik bilden, zu verstehen.
Dokument aus verwandtem Stand der Technik

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4670877 (28. Januar 2011)

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid (ZnO), das zum Gleichstrom(DC)-Sputtern nutzbar ist, und eine photovoltaische Zelle bereit, die eine Passivierungsschicht aufweist, die unter Verwendung des besagten Sputter-Targets abgeschieden wird, wobei die Passivierungsschicht verhindern kann, dass eine Veränderung der Zusammensetzung einer lichtabsorbierenden Schicht einen Wirkungsgrad verringert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sputter-Target auf der Basis von ZnO, das einen aus ZnO bestehenden Sinterkörper aufweist, wobei das ZnO mit 10 bis 60 Gewichtsprozent Galliumoxid dotiert ist, und eine Trägerplatte, die zum Tragen des Sinterkörpers mit der Rückfläche des Sinterkörpers verklebt ist, bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der spezifische Widerstand des Sinterkörpers 100 Ω·cm oder weniger betragen.
Das Sputter-Target auf der Basis von ZnO kann zum DC-Sputtern nutzbar sein.
Die Biegefestigkeit des Sinterkörpers kann 50 MPa oder mehr betragen.
Galliumoxidaggregate, die einen Durchmesser von 1 μm aufweisen, können im Sinterkörper verteilt sein, wobei das Volumen der Galliumoxidaggregate weniger als 5% des Volumens des Sinterkörpers beträgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine photovoltaische Zelle bereitgestellt, die einen mit 10 bis 60 Gewichts-% Galliumoxid dotierten Dünnfilm auf der Basis von Zno als Passivierungsschicht aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die photovoltaische Zelle weiterhin eine aus einer CIGS-Verbindung bestehende lichtabsorbierende Schicht aufweisen.
Die Größe der Kristallkörner der Passivierungsschicht kann 10 nm oder mehr betragen.
Die Dicke der Passivierungsschicht kann unter 100 nm betragen.
Die Dicke der Passivierungsschicht kann unter 50 nm betragen.
Der spezifische Widerstand der Passivierungsschicht kann 10 Ω·cm oder weniger betragen.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein DC-Sputtern durch Dotieren von ZnO mit 10 bis 60 Gewichts-% Galliumoxid zuverlässig durchgeführt werden.
Da der Dünnfilm auf der Basis von ZnO unter Verwendung des Sputter-Targets auf der Basis von ZnO als Passivierungsschicht abgeschieden wird, kann zudem die hohe Konzentration von in der Passivierungsschicht enthaltenem Ga verhindern, dass sich die Zusammensetzung der instabilen lichtabsorbierenden Schicht verändert, wodurch verhindert wird, dass sich der Wirkungsgrad der photovoltaischen Zelle verringert.
Da sich die Gleichmäßigkeit der Zusammensetzung der unter Verwendung des Sputter-Targets auf der Basis von ZnO abgeschiedenen Passivierungsschicht erhöht, ist es weiterhin möglich, eine eine große Fläche aufweisende photovoltaische Zelle herzustellen.
Zudem wird der mit Galliumoxid dotierte Dünnfilm auf der Basis von ZnO unter Verwendung des Sputter-Targets als Passivierungsschicht abgeschieden. Wenn der Dünnfilm auf der Basis von ZnO als transparente Elektrode auf der leitfähigen Passivierungsschicht abgeschieden wird, ist es infolgedessen möglich, den Widerstand der transparenten Elektrode zu verringern und dadurch die photoelektrische Umwandlungseffizienz der photovoltaischen Zelle zu verbessern.
Da der Dünnfilm auf der Basis von ZnO, zu dem eine große Menge Galliumoxid hinzugefügt wird, als Passivierungsschicht verwendet wird, ist es weiterhin möglich, die Grenzflächendiffusion von Ga zu reduzieren, das in der aus der CIGS-Verbindung bestehenden lichtabsorbierenden Schicht enthalten ist. Das Ga in der Passivierungsschicht kann in die lichtabsorbierende Schicht diffundieren, was den Wirkungsgrad der photovoltaischen Zelle verbessert.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen weitere Merkmale und Vorteile auf, die sich den hierin aufgenommenen beigefügten Figuren entnehmen lassen oder in ihnen ausführlicher dargestellt werden, sowie in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung dargelegt sind, wobei die Figuren und die Beschreibung zusammen der Erläuterung bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine konzeptionelle Querschnittansicht, in der eine photovoltaische Zelle schematisch dargestellt ist, die eine Passivierungsschicht aufweist, die unter Verwendung eines Sputter-Targets auf der Basis von Zinkoxid (ZnO) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung abgeschieden wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend soll ausführlich auf ein Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid (ZnO) und eine photovoltaische Zelle, die eine Passivierungsschicht aufweist, die unter Verwendung des Sputter-Targets gemäß der Erfindung abgeschieden wird, Bezug genommen werden, wobei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den beigefügten Figuren dargestellt sind und weiter unten beschrieben werden, so dass ein Fachmann auf dem die vorliegende Erfindung betreffenden Gebiet die vorliegende Erfindung leicht realisieren kann.
Im gesamten Dokument soll Bezug auf die Figuren genommen werden, wobei in den verschiedenen Figuren stets gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Komponenten verwendet werden. In der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird auf ausführliche Beschreibungen bekannter Funktionen und hierin aufgenommener Komponenten verzichtet, wenn durch sie der Gegenstand der vorliegenden Erfindung unklar wird.
Ein Sputter-Target auf der Basis von ZnO gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Target, das zum Abscheiden einer Passivierungsschicht 100 in einer in 1 gezeigten photovoltaischen Zelle 10 verwendet wird. Wie in 1 gezeigt, weist die photovoltaische Zelle 10 ein Substrat 11, eine gemeinsame Elektrode 12, eine lichtabsorbierende Schicht 13, eine Pufferschicht 14, die Passivierungsschicht 100 und eine transparente Elektrode 15 auf. Die Passivierungsschicht 100 ist als ein Dünnfilm auf der Basis von ZnO ausgebildet, dessen Zusammensetzung 10 bis 60 Gewichts-% Galliumoxid aufweist. In der photovoltaischen Zelle 10 kann das Substrat 11 aus Glas oder Stahl bestehen. Die gemeinsame Elektrode 12 kann auf dem Substrat 11 durch Abscheiden von Molybdän (Mo) ausgebildet werden. Die lichtabsorbierende Schicht 13 kann auf der gemeinsamen Elektrode 12 durch Abscheiden einer Kupfer-Indium-Gallium-Selenid(CIGS)-Verbindung mittels Sputtern, Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder Verdampfung ausgebildet werden. Die Pufferschicht 14 kann auf der lichtabsorbierenden Schicht 13 durch Abscheiden von zum Beispiel Cadmiumsulfid (CdS) oder Zinksulfid (ZnS) auf der lichtabsorbierenden Schicht 13 durch chemische Badabscheidung (CBD) oder Atomlagenabscheidung (ALD) ausgebildet werden. Die transparente Elektrode 15 kann auf der Passivierungsschicht 100, die unter Verwendung des Sputter-Targets auf der Basis von ZnO gemäß diesem Ausführungsbeispiel abgeschieden wird, abgeschieden werden. Die transparente Elektrode 15 kann wie die Passivierungsschicht 100 als Dünnfilm auf der Basis von ZnO ausgebildet werden.
So wird das Sputter-Target auf der Basis von ZnO gemäß diesem Ausführungsbeispiel zur Abscheidung der Passivierungsschicht 100 der photovoltaischen Zelle 10 verwendet und weist einen Sinterkörper und eine Trägerplatte auf.
Der Sinterkörper besteht aus ZnO, das mit 10 bis 60 Gewichts-% Galliumoxid dotiert ist. Wird ZnO mit Galliumoxid dotiert, substituiert das Ga des Galliumoxids das Zn in der ZnO-Struktur, so dass ein n-Halbleiter, dem elektrische Leitfähigkeit verliehen wird, ausgebildet wird. Da der Ga-Gehalt in ZnO im Zustand des thermodynamischen Gleichgewichts begrenzt ist, wird die Menge des hinzugefügten Galliumoxids derart reguliert, dass der aus ZnO bestehende Sinterkörper elektrisch leitfähig ist, wodurch der Sinterkörper wiederum zum Gleichstrom(DC)-Sputtern nutzbar wird. Beträgt die Menge des hinzugefügten Galliumoxids 10 Gewichts-% oder mehr, ist es vorteilhaft, die Effizienz der lichtabsorbierenden CIGS-Schicht 13 zu erhöhen. Da sich der spezifische Widerstand des Sinterkörpers wesentlich erhöht, wenn die Menge des hinzugefügten Galliumoxids 60 Gewichts-% übersteigt, wird indes vorzugsweise die Menge des hinzugefügten Galliumoxids derart reguliert, dass sie 60 Gewichts-% oder weniger beträgt. Beträgt dagegen die Menge des hinzugefügten Galliumoxids weniger als 10 Gewichts-%, ist die Fähigkeit des Galliumoxids zur Erhöhung der Effizienz der lichtabsorbierenden CIGS-Schicht 13 begrenzt, obwohl der niedrige spezifische Widerstand des ZnO-Sinterkörpers eine zuverlässige Entladung ermöglicht. Dann ist es unmöglich, eine Veränderung der instabilen Zusammensetzung der lichtabsorbierenden Schicht 13 zu verhindern.
Dementsprechend ist es möglich, einen mit 10 bis 60 Gewichts-% Galliumoxid dotierten Dünnfilm auf der Basis von ZnO als Passivierungsschicht 100 der photovoltaischen Zelle 10 abzuscheiden, indem das Sputter-Target verwendet wird, das den aus ZnO bestehenden Sinterkörper, der mit 10 bis 60 Gewichts-% Galliumoxid dotiert ist, aufweist.
Vorzugsweise wird die Menge des zum Sinterkörper auf der Basis von ZnO hinzugefügten Galliumoxids derart reguliert, dass der Sinterkörper eine Biegefestigkeit von 50 MPa oder mehr aufweist, so dass nicht die Gefahr besteht, dass der Sinterkörper aufgrund einer während des Sputterns induzierten hohen Energie zerbricht, und Galliumoxidaggregate, die einen Durchmesser von 1 μm oder mehr aufweisen, werden im Sinterkörper verteilt und weisen ein Volumen von weniger als 5% des Volumens des Sinterkörpers auf.
Die Trägerplatte ist ein Element, das zum Tragen des Sinterkörpers dient, und kann aus Cu, vorzugsweise aus sauerstofffreiem Cu, Ti oder rostfreiem Stahl bestehen, das/der eine sehr hohe elektrische und chemische Leitfähigkeit aufweist. Die Trägerplatte wird mittels eines z. B. aus In bestehenden Klebematerials mit der Rückfläche des Sinterkörpers verklebt, wodurch das Sputter-Target auf der Basis von ZnO ausgebildet wird.
Das Sputter-Target auf der Basis von ZnO, das den Sinterkörper und die Trägerplatte aufweist, weist eine hohe Abscheidungsrate auf. Der spezifische Widerstand des Sinterkörpers beträgt 100 Ω·cm oder weniger, wodurch es möglich wird, die Entladung zuverlässig durchzuführen, ohne dass es zu einer unnormalen Entladung kommt, wenn während des Sputterns hohe Energie induziert wird. Dadurch erhöht sich die Gleichmäßigkeit der Zusammensetzung der abgeschiedenen Passivierungsschicht 100, so dass die eine große Fläche aufweisende photovoltaische Zelle 10 hergestellt werden kann.
Die Passivierungsschicht 100 der photovoltaischen Zelle 10, die unter Verwendung des Sputter-Targets auf der Basis von ZnO gemäß diesem Ausführungsbeispiel abgeschieden wird, kann einen spezifischen Widerstand von 10 Ω·cm oder weniger aufweisen. Die sehr hohe Widerstandseigenschaft der Passivierungsschicht 100 verringert zudem den Widerstand der darüber liegenden transparenten Elektrode 15. Dadurch lässt sich somit verhindern, dass sich aufgrund des hohen Widerstands der transparenten Elektrode die Effizienz einer Kupfer-Indium-Gallium-Selenid(CIGS)-Schicht verringert, wozu es im Stand der Technik bei der Verwendung einer großen Tafel käme.
Die Passivierungsschicht 100 kann eine Dicke aufweisen, die unter 100 nm, vorzugsweise unter 50 nm, beträgt, da durch die Passivierungsschicht 100 ebenso wie durch die Pufferschicht 14 Licht dringen kann und eine kleinere Dicke vorteilhafter ist, um die Lichtdurchlässigkeit der Passivierungsschicht 100 zu erhöhen.
Die als Dünnfilm auf der Basis von ZnO ausgebildete Passivierungsschicht 100, die unter Verwendung des Sputter-Targets auf der Basis von ZnO abgeschieden wird, erhält die hexagonale Kristallstruktur des ZnO unabhängig vom Ga-Gehalt aufrecht, wobei Kristalle generell entlang der c-Achse wachsen. In diesem Fall kann die Größe der Kristallkörner der Passivierungsschicht 100 10 nm oder mehr betragen.
Die Passivierungsschicht 100, die unter Verwendung des Sputter-Targets auf der Basis von ZnO gemäß diesem Ausführungsbeispiel abgeschieden wird, weist die Kristallstruktur auf der Basis von ZnO auf. Die auf der Passivierungsschicht 100 abgeschiedene transparente Elektrode 15 kann wie die Passivierungsschicht 100 als Dünnfilm auf der Basis von ZnO ausgebildet werden. Dementsprechend wird die transparente Elektrode 15 auf der Passivierungsschicht 100, die eine Kristallorientierung aus der frühen Stufe des Abscheidungsverfahrens aufweist, abgeschieden, so dass die Leistung der transparenten Elektrode 15 maximal erhöht werden kann, wodurch sich die photoelektrische Umwandlungseffizienz der photovoltaischen Zelle 10 weiterhin verbessert.
Zudem kann in der unter Verwendung des Sputter-Targets auf der Basis von ZnO gemäß diesem Ausführungsbeispiel abgeschiedenen Passivierungsschicht 100 die hohe Konzentration von Ga die Veränderung der Zusammensetzung der lichtabsorbierenden Schicht 13 verhindern, die aus einer eine instabile Zusammensetzung aufweisenden CIGS-Verbindung besteht. Speziell ist es möglich, wenn die Passivierungsschicht 100 für die aus der CIGS-Verbindung bestehende lichtabsorbierende Schicht 13 als Dünnfilm auf der Basis von ZnO, zu dem eine große Menge Galliumoxid hinzugefügt wird, ausgebildet wird, die Grenzflächendiffusion des in der lichtabsorbierenden Schicht 13 enthaltenen Ga zu verringern. Zudem kann Ga in der Passivierungsschicht 100 in die lichtabsorbierende Schicht 13 diffundieren, was den Wirkungsgrad der photovoltaischen Zelle 10 erhöht.
Beispiel 1
Eine Pufferschicht wurde durch Abscheiden von Cadmiumsulfid (CdS) auf einer aus einer Kupfer-Indium-Gallium-Selenid(CIGS)-Verbindung bestehenden lichtabsorbierenden Schicht ausgebildet. Eine Passivierungsschicht wurde durch Gleichstrom(DC)-Sputtern unter Verwendung eines mit Galliumoxid dotierten Zinkoxid(GZO)-Targets auf der Pufferschicht ausgebildet. Eine transparente Elektrode (TCO) wurde durch DC-Sputtern unter Verwendung eines Ga-Al-Zn-O(GAZO)-Targets auf der Passivierungsschicht ausgebildet. Anschließend wurden die Eigenschaften der resultierenden Struktur analysiert.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Pufferschicht wurde durch Abscheiden von CdS auf einer aus einer CIGS-Verbindung bestehenden lichtabsorbierenden Schicht ausgebildet. Eine Passivierungsschicht wurde durch Hochfrequenz(RF)-Sputtern unter Verwendung eines intrinsischen Zinkoxid(i-ZnO)-Gallium-Targets auf der Pufferschicht ausgebildet. Eine TCO wurde durch RF-Sputtern unter Verwendung eines Al-Zn-O(AZO)-Targets auf der Passivierungsschicht ausgebildet.
Anschließend wurden die Eigenschaften der resultierenden Struktur analysiert.
Vergleichsbeispiel 2

Eine Pufferschicht wurde durch Abscheiden von CdS auf einer aus einer CIGS-Verbindung bestehenden lichtabsorbierenden Schicht ausgebildet. Eine Passivierungsschicht wurde durch RF-Sputtern unter Verwendung eines i-ZnO-Gallium-Targets auf der Pufferschicht ausgebildet. Eine TCO wurde durch RF-Sputtern unter Verwendung eines GAZO-Targets auf der Passivierungsschicht ausgebildet. Anschließend wurden die Eigenschaften der resultierenden Struktur analysiert. Tabelle 1

	TCO-Leistungsdichte (W/cm²)	TCO-Dicke (Å)	Pufferschichttyp	i-ZnO		GZO
	TCO-Leistungsdichte (W/cm²)	TCO-Dicke (Å)	Pufferschichttyp	Abscheidungsverfahren	Dicke (Å)	Abscheidungsverfahren	Dicke (Å)
AZO	4,4	5000	CdS	RF	800	-	-
GAZO	4,4	5000	CdS	RF	800	DC	800

Tabelle 2

	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Beispiel 1
V_oc (V)	0,52	0,57	0,65
J_SC (ma/cm²)	34,31	33,01	33,66
FF (%)	64,32	66,89	70,81
Wirkungsgrad (%)	11,56	12,52	15,24

In der oben gezeigten Tabelle 1 sind die Abscheidungsbedingungen dargestellt, während in der oben gezeigten Tabelle 2 die Ergebnisse der Analyse der Eigenschaften dargestellt sind.
Gemäß 2 ergab die Messung, dass in Vergleichsbeispiel 2, in dem die transparente Elektrode (TCO) aus GAZO bestand, sowohl die Leerlaufspannung V_OC als auch der Füllfaktor (FF) höher und der Kurzschlussstrom J_SC niedriger als in Vergleichsbeispiel 1 waren, in dem die transparente Elektrode aus AZO bestand. Dementsprechend war der Wirkungsgrad von Vergleichsbeispiel 2 um etwa 1% höher als der Wirkungsgrad von Vergleichsbeispiel 1. Dies erklärt, dass die transparente Elektrode vorzugsweise aus GAZO und nicht aus AZO hergestellt wird, um den Wirkungsgrad der photovoltaischen Zelle zu erhöhen.
Gemäß Beispiel 1, in dem die transparente Elektrode wie in Vergleichsbeispiel 2 durch Abscheiden von GAZO ausgebildet wurde und die Passivierungsschicht durch Abscheiden von GZO ausgebildet wurde, ergab die Messung, dass sowohl die Leerlaufspannung V_OC als auch der Füllfaktor (FF) höher als diejenigen in Vergleichsbeispiel 2 waren und dass der Kurzschlussstrom J_SC ähnlich demjenigen in Vergleichsbeispiel 2 war. Demensprechend war der Wirkungsgrad in Beispiel 1 um etwa 2,7% höher als in Vergleichsbeispiel 2. Zudem war der Wirkungsgrad der photovoltaischen Zelle aus Beispiel 1 um etwa 3,75% höher als der Wirkungsgrad der photovoltaischen Zelle, die die AZO/i-ZnO-Struktur gemäß Vergleichsbeispiel 1 aufwies.
Wie oben dargelegt, ist bewiesen, dass im Hinblick auf den Wirkungsgrad der photovoltaischen Zelle das Substituieren von i-ZnO durch GZO in der Passivierungsschicht effizienter ist als das Substituieren von AZO durch GAZO in der transparenten Elektrode. Anders ausgedrückt, kann die Abscheidung von GZO für die Passivierungsschicht die elektrischen Eigenschaften der aus GAZA bestehenden transparenten Elektrode verbessern und die Wirkung von Ga maximal erhöhen, wodurch eine Veränderung der Zusammensetzung der aus einer CIGS-Verbindung bestehenden lichtabsorbierenden Schicht verhindert wird.
Die vorangehenden Beschreibungen spezifischer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden mit Bezug auf die Figuren dargelegt. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die vorliegende Beschreibung auf die offenbarten exakten Formen beschränken. Im Lichte der oben dargelegten Lehren können zahlreiche Modifikationen und Variationen in dem Durchschnittsfachmann geläufiger Weise vorgenommen werden.
Daher soll der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorangehenden Ausführungsformen beschränkt sein, sondern soll durch die hier anhängenden Ansprüche und ihre Äquivalente definiert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2013-006047 [0001]
JP 4670877 [0008]

Claims

Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid, aufweisend: einen Sinterkörper, der Zinkoxid aufweist, das mit 10 bis 60 Gewichtsprozent Galliumoxid, bezogen auf das Gewicht des Sinterkörpers, dotiert ist; und eine Trägerplatte, die mit einer Rückfläche des Sinterkörpers zum Tragen des Sinterkörpers verklebt ist.
Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid nach Anspruch 1, wobei ein spezifischer Widerstand des Sinterkörpers 100 Ω·cm oder weniger beträgt.
Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid nach Anspruch 1, wobei das Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid zum Gleichstrom-Sputtern nutzbar ist.
Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid nach Anspruch 1, wobei eine Biegefestigkeit des Sinterkörpers 50 MPa oder mehr beträgt.
Sputter-Target auf der Basis von Zinkoxid nach Anspruch 1, wobei Aggregate des Galliumoxids, die einen Durchmesser von 1 μm aufweisen, im Sinterkörper verteilt sind, wobei ein Volumen der Aggregate des Galliumoxids weniger als 5% eines Volumens des Sinterkörpers beträgt.
Photovoltaische Zelle, aufweisend einen Dünnfilm auf der Basis von Zinkoxid, der mit 10 bis 60 Gewichtsprozent Galliumoxid, bezogen auf das Gewicht des Dünnfilms auf der Basis von Zinkoxid, dotiert ist, als Passivierungsschicht.
Photovoltaische Zelle nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend eine lichtabsorbierende Schicht, die eine Kupfer-Indium-Gallium-Selenid-Verbindung aufweist.
Photovoltaische Zelle nach Anspruch 6, wobei eine Größe der Kristallkörner der Passivierungsschicht 10 nm oder mehr beträgt.
Photovoltaische Zelle nach Anspruch 6, wobei eine Dicke der Passivierungsschicht weniger als 100 nm beträgt.
Photovoltaische Zelle nach Anspruch 9, wobei eine Dicke der Passivierungsschicht weniger als 50 nm beträgt.
Photovoltaische Zelle nach Anspruch 6, wobei ein spezifischer Widerstand der Passivierungsschicht 100 Ω·cm oder weniger beträgt.