DE102016104502A1 - Photovoltaische Einheit mit einkristallinem CZTSSe - Google Patents

Photovoltaische Einheit mit einkristallinem CZTSSe Download PDF

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Jeehwan Kim
Yun Seog Lee
Talia S. Gershon
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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer photovoltaischen Einheit beinhaltet ein Bilden eines zweidimensionalen Materials auf einem ersten monokristallinen Substrat. Über dem ersten monokristallinen Substrat wird eine einkristalline Absorber-Schicht aufgewachsen, die Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe) beinhaltet. Die einkristalline Absorber-Schicht wird von dem zweidimensionalen Material exfoliert. Die einkristalline Absorber-Schicht wird auf ein zweites Substrat transferiert, und die einkristalline Absorber-Schicht wird auf einer leitfähigen Schicht platziert, die auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist. Auf der einkristallinen Absorber-Schicht werden weitere Schichten gebildet, um die photovoltaische Einheit fertigzustellen.

Description

  • DATEN EINER VERWANDTEN ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung ist eine Fortsetzungsanmeldung der co-anhängigen, am 12. März 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Seriennr. 14/656 287, die durch Verweis in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf photovoltaische Einheiten und spezieller auf Herstellungsverfahren sowie Einheiten, die Absorber-Schichten verwenden, die aus einer einkristallinen Chalcogenid-Verbindung bestehen, wie beispielsweise Cu-Zn-Sn-S/Se (CZTSSe).
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Die Cu-In-Ga-S/Se(CIGSSe)-Technologie stellt Solarzellen mit einer hohen Leistungsfähigkeit bereit, die einen sehr hohen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung (PCE, Power Conversion Efficiency) (z. B. etwa 20%) aufweisen. CIGSSe-Solarzellen weisen eine sehr hohe Leerlaufspannung (Voc) relativ zu der Bandlücke auf, wobei keine Probleme hinsichtlich einer Grenzflächen-Rekombination bekannt sind. Leider begrenzt die Abhängigkeit von seltenen Elementen, wie zum Beispiel Indium, den Einsatz dieser Technologie in sehr großem Maßstab.
  • Bei Cu-Zn-Sn-S/Se (CZTSSe) handelt es sich um eine sich entwickelnde Technologie für Dünnschicht-Solarzellen, die auf sämtlichen auf der Erde reichlich vorkommenden Elementen beruht. Wenngleich bei der Entwicklung von CZTSSe-Solarzellen Fortschritte gemacht wurden, insbesondere bei der Verwendung eines Verfahrensablaufs mit einer Lösung auf der Grundlage von Hydrazin, wurde ein PCE von nur etwa 12,6% erreicht.
  • Es bestehen auch mehrere wesentliche Beschränkungen bei CZTSSe-Solarzellen. Zum Beispiel kann eine niedrige Voc festgestellt werden, von der vermutet wird, dass sie in einer hohen Rekombination an der Grenzfläche zwischen Puffer und Absorber, einer hohen Anzahl von Bulk-Defekt-Zuständen, dem Vorhandensein von Tail-Zuständen im Bulk und einem möglichen Fermi-Niveau-Pinning im Bulk oder an einer Grenzfläche begründet ist. Des Weiteren leidet CZTSSe außerdem an einem niedrigen Füllfaktor (FF), der größtenteils auf die niedrige Voc und einen höheren Serienwiderstand von verschiedenen Schichten oder die Bildung einer Potentialbarriere über die Einheit hinweg zurückzuführen ist.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer photovoltaischen Einheit beinhaltet Folgendes: Bilden eines zweidimensionalen Materials auf einem ersten monokristallinen Substrat; Aufwachsen einer einkristallinen Absorber-Schicht, die Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe) beinhaltet, über dem ersten monokristallinen Substrat; Exfolieren der einkristallinen Absorber-Schicht von dem zweidimensionalen Material; Transferieren der einkristallinen Absorber-Schicht auf ein zweites Substrat und Platzieren der einkristallinen Absorber-Schicht auf einer leitfähigen Schicht, die auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist; sowie Bilden von weiteren Schichten auf der einkristallinen Absorber-Schicht, um die photovoltaische Einheit fertigzustellen.
  • Ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer photovoltaischen Einheit beinhaltet Folgendes: Bilden einer einlagigen Schicht aus Graphen auf einem Substrat aus monokristallinem SiC; Aufwachsen einer einkristallinen Absorber-Schicht, die Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe) beinhaltet, über dem Substrat aus monokristallinem SiC; Exfolieren der einkristallinen Absorber-Schicht von dem Graphen; Transferieren der einkristallinen Absorber-Schicht auf ein Glas-Substrat und Platzieren der einkristallinen Absorber-Schicht auf einer leitfähigen Schicht, die auf dem Glas-Substrat ausgebildet ist; Bilden einer Pufferschicht auf der Absorber-Schicht; sowie Bilden eines transparenten Leiters über der Pufferschicht.
  • Eine photovoltaische Einheit beinhaltet eine erste Kontaktschicht, die auf einem ersten Substrat ausgebildet ist. Eine einkristalline Absorber-Schicht, die Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe) beinhaltet, ist direkt auf der ersten Kontaktschicht platziert. Eine Pufferschicht ist in Kontakt mit der einkristallinen Absorber-Schicht ausgebildet. Eine transparente leitfähige Kontaktschicht ist über der Pufferschicht ausgebildet.
  • Diese und weitere Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung illustrativer Ausführungsformen derselben ersichtlich, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen ist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Offenbarung stellt in der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen Details unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren bereit, in denen:
  • 1 eine Querschnittansicht einer photovoltaischen Einheit mit einer Absorber-Schicht aus einem CZTSSe-Einkristall gemäß den vorliegenden Grundgedanken ist;
  • 2 eine Querschnittansicht eines zweidimensionalen Materials gemäß den vorliegenden Grundgedanken ist, das auf einem monokristallinen Substrat ausgebildet ist;
  • 3 eine Querschnittansicht des Substrats von 2 mit einer Absorber-Schicht aus einem CZTSSe-Einkristall gemäß den vorliegenden Grundgedanken ist, die auf dem zweidimensionalen Material auf der Oberseite eines monokristallinen Substrats aufgewachsen ist;
  • 4 eine Querschnittansicht des Substrats von 3 mit der Absorber-Schicht aus einem CZTSSe-Einkristall gemäß den vorliegenden Grundgedanken ist, die von dem darunter liegenden Substrat exfoliert ist;
  • 5 eine Querschnittansicht des Substrats von 4 mit der Absorber-Schicht aus einem CZTSSe-Einkristall gemäß den vorliegenden Grundgedanken ist, die auf eine leitfähige Schicht auf einem Glas-Substrat transferiert ist;
  • 6 Röntgenstrahlbeugungsdaten für CZTSSe auf zwei Materialien, Graphen und Mo, zur Darlegung der vorliegenden Grundgedanken zeigt, wobei die Intensität (willkürliche Einheiten) in Abhängigkeit von 28 graphisch dargestellt ist, wobei θ der Beugungswinkel ist; und
  • 7 ein Blockschaubild/ein Ablaufplan ist, das/der ein Verfahren zum Bilden einer photovoltaischen Einheit mit einer einkristallinen Absorber-Schicht gemäß illustrativen Ausführungsformen zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Gemäß den vorliegenden Grundgedanken ist eine photovoltaische Einheit mit Cu2(Zn,Sn)(S,Se)4 (CZTSSe) bereitgestellt, die Vorteile hinsichtlich auf der Erde reichlich vorkommender Bestandteilselemente des CZTSSe beinhaltet und eine hohe Leistungsfähigkeit sowie eine höhere Leerlaufspannung bereitstellen kann. Das CZTSSe wird als ein Einkristall aufgewachsen und auf ein Substrat transferiert, wo es als eine Absorber-Schicht in einer photovoltaischen Einheit eingesetzt werden kann, wie z. B. einer Solarzelle.
  • Herkömmliche CZTSSe-Einheiten sind auf einem mit Mo beschichteten Substrat ausgebildet. Es gibt keine epitaxiale Beziehung zwischen dem CZTSSe und dem Mo, so dass sich polykristallines CZTSSe bildet. Das polykristalline CZTSSe beinhaltet Korngrenzen, die in Rekombinationszentren und Nebenschluss-Pfaden resultieren können, welche die Leistungsfähigkeit der CZTSSe-Einheit verringern.
  • Im Vergleich zu einer Baseline-CZTSSe-Einheit mit der gleichen Gesamtdicke des Absorbers können Einheiten aus einem CZTSSe-Einkristall einen höheren Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung bereitstellen. Die einzelne CZTSSe-Einheit sorgt für eine Optimierung hinsichtlich Leistungsfähigkeit-Materialkosten für einen Einsatz von Dünnschicht-Chalcogenid-Solarzellen in großem Maßstab.
  • Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine vorgegebene illustrative Architektur mit Substraten und photovoltaischen Stapeln beschrieben wird; weitere Architekturen, Strukturen, Substrate, Materialien sowie Prozess-Merkmale und -Schritte können jedoch innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung variiert werden.
  • Es versteht sich außerdem, dass, wenn ein Element, wie beispielsweise eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat, als ”auf” oder ”über” einem anderen Element liegend bezeichnet wird, dieses direkt auf dem anderen Element liegen kann oder auch zwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind keine zwischenliegenden Elemente vorhanden, wenn ein Element als ”direkt auf” oder ”direkt über” einem anderen Element liegend bezeichnet wird. Es versteht sich außerdem, dass, wenn ein Element als ”verbunden” oder ”gekoppelt” mit einem anderen Element bezeichnet wird, dieses direkt verbunden oder gekoppelt mit dem anderen Element sein kann oder zwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind keine zwischenliegenden Elemente vorhanden, wenn ein Element als ”direkt verbunden” oder ”direkt gekoppelt” mit einem anderen Element bezeichnet wird.
  • Ein Entwurf für eine photovoltaische Einheit kann für eine integrierte Schaltkreisintegration erzeugt werden oder kann mit Komponenten auf einer gedruckten Leiterplatte kombiniert werden. Der Schaltkreis/die Leiterplatte kann in einer graphischen Computer-Programmiersprache verkörpert sein und kann in einem Computer-Speichermedium gespeichert sein (wie beispielsweise einer Festplatte, einem Magnetband, einem physischen Festplattenlaufwerk oder einem virtuellen Festplattenlaufwerk, wie beispielsweise einem Speicherzugriffs-Netzwerk). Wenn der Planer keine Chips oder die photolithographischen Masken herstellt, die zum Herstellen von Chips oder photovoltaischen Einheiten verwendet werden, kann der Planer den resultierenden Entwurf durch physische Mittel (z. B. durch Bereitstellen einer Kopie des Speichermediums, das den Entwurf speichert) oder auf elektronischem Weg (z. B. durch das Internet) an derartige Unternehmen direkt oder indirekt übermitteln. Der gespeicherte Entwurf wird dann in das geeignete Format (z. B. GDSII) für die Herstellung von photolithographischen Masken konvertiert, die typischerweise mehrere Kopien des betreffenden Chip-Entwurfs beinhalten, die auf einem Wafer zu bilden sind. Die photolithographischen Masken werden dazu verwendet, Gebiete des Wafers (und/oder der Schichten darauf) zu definieren, die zu ätzen oder auf andere Weise zu bearbeiten sind.
  • Verfahren, wie sie hierin beschrieben sind, können bei der Herstellung von photovoltaischen Einheiten und/oder integrierten Schaltkreis-Chips mit photovoltaischen Einheiten verwendet werden. Die resultierenden Einheiten/Chips können durch den Hersteller in einer Rohwafer-Form (das heißt als ein einzelner Wafer, der mehrere ungepackte Einheiten/Chips aufweist), als ein blanker Einzelchip oder in einer gepackten Form vertrieben werden. Im letzteren Fall ist die Einheit/der Chip in einer Einzelchip-Packung (wie beispielsweise einem Kunststoffträger mit Leitungen, die an einer Hauptplatine oder einem anderen übergeordneten Träger befestigt sind) oder in einer Multichip-Packung angebracht (wie beispielsweise einem keramischen Träger, der entweder Oberflächen-Zwischenverbindungen oder vergrabene Zwischenverbindungen oder beides aufweist). In jedem Fall werden die Einheiten/Chips dann mit anderen Chips, diskreten Schaltkreiselementen und/oder anderen signalverarbeitenden Einheiten als Teil von entweder (a) einem Zwischenprodukt, wie beispielsweise einer Hauptplatine, oder (b) einem Endprodukt integriert. Das Endprodukt kann irgendein Produkt sein, das integrierte Schaltkreis-Chips beinhaltet, die in einem Bereich von Spielzeug, Energiekollektoren, Solar-Einheiten und anderen Anwendungen liegen, die Computer-Produkte oder Einheiten mit einem Display, einer Tastatur oder einer anderen Eingabe-Einheit und einem Hauptprozessor beinhalten. Die hierin beschriebenen photovoltaischen Einheiten sind besonders zweckdienlich für Solarzellen oder Panels, die dafür eingesetzt werden, Strom für elektronische Einheiten, Wohnhäuser, Gebäude, Fahrzeuge etc. bereitzustellen.
  • Es versteht sich außerdem, dass Materialverbindungen in Bezug auf aufgelistete Elemente beschrieben werden, z. B. Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe). Die hierin beschriebenen Verbindungen können unterschiedliche Anteile der Elemente innerhalb der Verbindung beinhalten, z. B. Cu2-xZn1+ySn(S1-zSez)4+q, wobei 0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1; 0 ≤ z ≤ 1; –1 ≤ q ≤ 1 etc. Darüber hinaus können weitere Elemente in der Verbindung enthalten sein, wie z. B. Dotierstoffe, und funktionieren noch immer gemäß den vorliegenden Grundgedanken. Die Verbindungen mit weiteren Elementen werden hierin als Legierungen bezeichnet.
  • Die vorliegenden Ausführungsformen können Teil einer photovoltaischen Einheit oder eines Schaltkreises sein, und die Schaltkreise, wie sie hierin beschrieben sind, können Teil eines Entwurfs für einen integrierten Schaltkreischip, eine Solarzelle, eine lichtempfindliche Einheit etc. sein. Die photovoltaische Einheit kann eine Einheit mit großem Maßstab in der Größenordnung von Fuß oder Meter in Länge und/oder Breite sein oder kann eine Einheit mit kleinem Maßstab zur Verwendung in Taschenrechnern, solarbetriebenen Lichtquellen etc. sein.
  • Es versteht sich außerdem, dass die vorliegende Erfindung in einer Tandem(Multi-Junction)-Struktur mit mehreren Schichten von einkristallinen Absorber-Schichten eingesetzt werden kann, die auf ein gleiches Substrat oder eine gleiche Schicht transferiert werden. Weitere Architekturen, Strukturen, Substratmaterialien sowie Prozess-Merkmale und -Schritte können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung variiert werden. Die Tandem-Struktur kann eine oder mehrere Stapelzellen beinhalten.
  • Eine Bezugnahme in der Beschreibung auf ”eine Ausführungsform” oder ”eine Ausführungsform” der vorliegenden Grundgedanken ebenso wie auf weitere Variationen derselben bedeutet, dass ein spezielles Merkmal, eine spezielle Struktur, eine spezielle Eigenschaft und so weiter, das (die) in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Grundgedanken enthalten ist. Somit beziehen sich die Erscheinungsformen des Ausdrucks ”in einer Ausführungsform” oder ”in einer Ausführungsform” ebenso wie irgendwelcher anderer Variationen, die an verschiedenen Stellen überall in der Beschreibung auftauchen, nicht zwangsläufig alle auf die gleiche Ausführungsform.
  • Es ist so zu verstehen, dass die Verwendung von irgendeinem von zum Beispiel den folgenden ”/”, ”und/oder” sowie ”wenigstens einer (eine, eines) von in den Fällen von ”A/B”, ”A und/oder B” sowie ”wenigstens einer (eine, eines) von A und B” die Auswahl von nur der ersten aufgelisteten Option (A) oder die Auswahl von nur der zweiten aufgelisteten Option (B) oder die Auswahl von beiden Optionen (A und B) umfassen soll. Als ein weiteres Beispiel soll eine derartige Ausdrucksweise in den Fällen von ”A, B und/oder C” und ”wenigstens einer (eine, eines) von A, B und C” die Auswahl von nur der ersten aufgelisteten Option (A) oder die Auswahl von nur der zweiten aufgelisteten Option (B) oder die Auswahl von nur der dritten aufgelisteten Option (C) oder die Auswahl von nur der ersten und der zweiten aufgelisteten Option (A und B) oder die Auswahl von nur der ersten und der dritten aufgelisteten Option (A und C) oder die Auswahl von nur der zweiten und der dritten aufgelisteten Option (B und C) oder die Auswahl von allen drei Optionen (A und B und C) umfassen. Dies kann auf so viele Begriffe wie aufgelistet erweitert werden, wie für einen Fachmann auf diesem Fachgebiet und verwandten Fachgebieten ohne weiteres ersichtlich ist.
  • Nunmehr auf die Zeichnungen bezugnehmend, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Elemente repräsentieren, und zunächst auf 1, ist eine illustrative photovoltaische Struktur 10 gemäß einer Ausführungsform illustrativ dargestellt. Die photovoltaische Struktur 10 kann in Solarzellen, Lichtsensoren, photosensitiven Einheiten oder anderen photovoltaischen Anwendungen eingesetzt werden. Die Struktur 10 beinhaltet ein Substrat 12. Das Substrat 12 kann Glas oder andere kostengünstige Substrate beinhalten, wie beispielsweise Metall, Kunststoff oder ein anderes Material, das für photovoltaische Einheiten geeignet ist (z. B. Quarz, Silicium etc.). Auf dem Substrat 12 ist eine leitfähige Schicht 14 ausgebildet. Die leitfähige Schicht 14 kann Molybdän beinhalten, wenngleich andere Materialien mit einer hohen Austrittsarbeit eingesetzt werden können (z. B. Pt, Au etc.). Die Schicht 14 stellt einen Kontakt aus Metall bereit.
  • Eine Absorber-Schicht beinhaltet eine Schicht 16 aus einem CZTSSe-Einkristall. Die Schicht 16 beinhaltet eine Cu-Zn-Sn enthaltende Chalcogenid-Verbindung, die eine Kesterit-Struktur mit der folgenden Formel aufweist:
    Cu2-xZn1+ySn(S1-zSez)4+q, wobei 0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1; 0 ≤ z ≤ 1; –1 ≤ q ≤ 1 (im Folgenden CZTSSe). Die Schicht 16 bildet die Absorber-Schicht, die vorzugsweise eine einkristalline (monokristalline) Struktur beinhaltet. Bei einer besonders zweckdienlichen Ausführungsform beinhaltet das Cu-Zn-Sn enthaltende Chalcogenid Cu2ZnSn(S,Se)4. Bei einer Ausführungsform weist die CZTSSe-Dünnschicht oder die Schicht 16 eine Dicke von zwischen etwa 0,2 bis 4,0 Mikrometer und bevorzugter von etwa 2 Mikrometer auf. Die Schicht 16 kann anderswo aufgewachsen und für eine Platzierung auf einem Substrat 12 transferiert werden, das mit einem leitfähigen Material 14 beschichtet ist, wie beispielsweise Mo.
  • Bei einer illustrativen Ausführungsform beinhaltet die Schicht 16 CZTS (oder CZTS mit etwas für S substituiertem Se), das eine Bandlücke (Eg) von etwa 1 bis 1,5 eV bereitstellt. Wenngleich die hauptsächlichen Elemente in CZTS Cu, Zn, Sn, S, Se sind, beinhaltet eine Bezugnahme auf CZTSSe oder ein Cu-Zn-Sn enthaltendes Chalcogenid-Material auch Zusammensetzungen, die optional Ge enthalten, das etwas von dem Sn oder das gesamte Sn ersetzt, und Fe enthalten, das etwas von dem Zn oder das gesamte Zn ersetzt, und die außerdem weitere Dotierstoffe enthalten können, die Sb, Bi, Na, K, Li, Ca etc. beinhalten.
  • CZTSSe weist viele Vorteile auf. Es ist kostengünstig und unbedenklich für die Umwelt, da es unter Verwendung von in der Natur reichlich vorkommenden Materialien hergestellt wird. CZTSSe stellt gute optische Eigenschaften bereit und weist in Abhängigkeit von dem Grad an Substitution von S durch Se eine Bandlücken-Energie von ungefähr 1 bis 1,5 eV sowie einen hohen Absorptionskoeffizienten in der Großenordnung von 104 cm–1 auf. Ein Vermindern der Abhängigkeit von dem seltenen Metall Indium (das auch von einer der am schnellsten wachsenden Industrien – Dünnschicht-Displays – erheblich verbraucht wird) eröffnet die Möglichkeit einer nahezu unbegrenzten Versorgung mit Material.
  • Auf der Schicht 16 ist eine Pufferschicht 21 ausgebildet oder aufgewachsen. Die Pufferschicht 21 kann mehrere Schichten beinhalten, z. B. Schichten 18, 20. Bei einer Ausführungsform kann die Pufferschicht 21 ein Halbleitermaterial 18 beinhalten, z. B. aus den Gruppen IV, II-V, II-VI oder I-III-VI2. Das Halbleitermaterial 18 kann z. B. GaAs, Cu-In-Ga-S,Se (CIGSSe), CdTe, CdS, Ge etc. beinhalten. Das Halbleitermaterial 18 und die Schicht 16 können als monokristalline Strukturen ausgebildet sein, wenngleich das Halbleitermaterial 18 ein polykristallines und sogar ein amorphes Material beinhalten kann.
  • Bei einer Ausführungsform wird CIGSSe für die Schicht 18 verwendet und es weist eine chemische Formel CuInxGa(1-x)Se2 auf, wobei der Wert von x von 1 (reines Kupferindiumselenid) bis 0 (reines Kupfergalliumselenid) variieren kann. Bei CIGSSe handelt es sich um einen tetraedrisch gebundenen Halbleiter, der die Chalcopyrit-Kristall-Struktur und eine Bandlücke aufweist, die kontinuierlich mit x von etwa 1,0 eV (für Kupferindiumselenid) bis etwa 1,7 eV (für Kupfergalliumselenid) variiert. Die CIGSSe-Schicht 18 stellt eine hohe Leistungsfähigkeit bereit, da die Leerlaufspannung (Voc), die bei Verwenden dieses Materials bereitgestellt wird, relativ zu der Bandlücke (Eg) sehr hoch ist (z. B. Eg/q – Voc ~ 0,5 V) und keine Probleme hinsichtlich einer Grenzflächen-Rekombination bekannt sind. Bei einer besonders zweckdienlichen Ausführungsform beinhaltet die Schicht 18 CdS.
  • Die Pufferschicht 21 kann ein zweites Halbleitermaterial 20 beinhalten. Die Schicht 20 kann zum Beispiel In2S3 beinhalten, wenn die Schicht 18 CdS beinhaltet. Die Pufferschicht 21 bildet einen Übergang mit der Schicht 16 von hoher Qualität. Die Pufferschicht 21 kann in Abhängigkeit von dem Material der Schicht 18 andere Materialien beinhalten. Die Pufferschicht 21 kann z. B. CdTe, ZnS, Zn(O, S), In2S3, ZnO, etc. beinhalten.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Schicht 21 eine Dicke von zwischen etwa 0,05 bis etwa 2,0 Mikrometer beinhalten, und die CZTSSe-Schicht 16 kann eine Dicke von zwischen etwa 0,2 bis etwa 2,0 Mikrometer beinhalten. Wenngleich weitere Dicken und Kombinationen in Betracht gezogen werden.
  • Über der Pufferschicht 21 ist eine transparente leitfähige Schicht 22 ausgebildet. Die transparente leitfähige Schicht 22 kann ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO) beinhalten, wie z. B. Indiumzinnoxid (ITO), mit Aluminium dotiertes Zinkoxid (AZO), mit Bor dotiertes Zinkoxid (BZO) oder andere TCO-Materialien oder Kombinationen dieser oder anderer Materialien. Die transparente leitfähige Schicht 22 kann eine oder mehrere Schichten 24, 26 beinhalten. Die eine Schicht oder die mehreren Schichten 24, 26 können unterschiedliche Materialien beinhalten, z. B. kann die Schicht 26 ITO beinhalten, während die Schicht 24 ZnO beinhalten kann. Die transparente leitfähige Schicht 22 kann eine Dicke von zwischen etwa 100 nm bis etwa 1 bis 5 Mikrometer beinhalten. Die Schicht 26 kann einen Kontakt für eine photovoltaische Einheit 10 bilden. Die Schicht 24 kann eine Pufferschicht beinhalten, um den Bandlücken-Unterschied zwischen der Schicht 21 und der Schicht 26 einzustellen.
  • Auf der transparenten leitfähigen Schicht 22 können Kontakte aus Metall (nicht gezeigt) ausgebildet sein, um die leitfähigen Eigenschaften der transparenten leitfähigen Schicht 22 weiter zu verbessern. Die Kontakte aus Metall können Ni, Al, Mo, Ag, Au oder irgendein anderes geeignetes Metall oder irgendeine andere geeignete Legierung beinhalten. Da sich die Kontakte 24 aus Metall auf der vorderen, Licht empfangenden Seite der Einheit 10 befinden, sollte ihre Abmessung optimiert sein, um Abschattungsverluste und Ohmsche Verluste zu minimieren.
  • Gemäß den vorliegenden Grundgedanken wird die photovoltaische Einheit 10 unter Verwendung eines Einkristalls für die Schicht 16 hergestellt. Bei besonders zweckdienlichen Ausführungsformen wird der Einkristall aufgewachsen und unter Verwendung eines Transfer-Prozesses auf ein endgültiges Substrat transferiert.
  • Bezugnehmend auf 2 kann ein Substrat 42 aus einem Einkristall Si, Ge, SiC, GaAs etc. oder Legierungen derselben beinhalten. Bei einer besonders zweckdienlichen Ausführungsform beinhaltet das Substrat 42 SiC. Auf dem Substrat 42 ist ein zweidimensionales Material 44 ausgebildet.
  • Das zweidimensionale (2D) Material der Schicht 44 beinhaltet starke Bindungen in zwei Dimensionen und schwache Bindungen in einer dritten Dimension. Ein 2D-Material kann schwache Van-der-Waals-Kräfte senkrecht zu einer Schicht (schwache vertikale Bindung) beinhalten, so dass sich das Material leicht entlang atomarer Schichten oder Lagen abspaltet (z. B. Festigkeit in 2D-Richtungen). Derartige 2D-Materialien können als Zwischenschichten eingesetzt werden, um einen Schicht-Transfer von nachfolgend aufgewachsenen Halbleiter-Dünnschichten zu erleichtern.
  • Wenngleich jegliches Substrat als das Basis-Substrat 42 eingesetzt werden kann, sollte das Basis-Substrat 42 in der Lage sein, Kristallkeim-Orte für eine einkristalline Abscheidung oder Bildung anzubieten (z. B. Abscheidung von einkristallinem oder einlagigem Graphen). Das 2D-Material der Schicht 44 kann auf dem Substrat 42 abgeschieden (epitaxial aufgewachsen) werden. Die Schicht 44 kann Graphen oder andere 2D-Materialien beinhalten, wie z. B. MoS2 oder WS2, Bornitrid, Glimmer, Dichalcogenide und komplexe Oxide.
  • Bei einer besonders zweckdienlichen Ausführungsform beinhaltet die Schicht 44 Graphen auf einem Substrat 42 aus SiC. Das Graphen wird für einen SiC-Wafer (Substrat 42) eingesetzt und kann mittels einer thermischen Zersetzung einer Oberfläche desselben gebildet werden. Eine Entfernung von Si von der SiC-Oberfläche resultiert in der Bildung von Graphen an der Oberfläche des SiC. Bei einem SiC-Substrat 42 befindet sich unterhalb der Schicht aus dem epitaxialen Graphen (44) auf einer SiC-Fläche (0001) stets eine kohlenstoffreiche Schicht oder eine Pufferschicht, die in Bezug auf die 2D-Anordnung der C-Atome iso-strukturell zu Graphen ist. Die Pufferschicht besitzt nicht die sp2-Struktur von Graphen und besteht somit nicht aus Graphen. Die Pufferschicht wird auch als die 6rt3x6rt3.R30-Rekonstruktion der SiC-Oberfläche bezeichnet. Es wird geschätzt, dass etwa 30 bis 40% der C-Atome in der Pufferschicht kovalent an darunter liegende Si-Atome in dem SiC-Substrat 42 gebunden sind, Die Pufferschicht ist isolierend und besitzt keine der spezifischen Eigenschaften von Graphen. Gemäß den vorliegenden Grundgedanken können die kovalenten Bindungen genutzt werden, um eine Exfolierung einer Monoschicht (oder mehrerer Monoschichten) des Graphen zu ermöglichen, wie beschrieben wird.
  • Bei einer Ausführungsform wird Graphen als die Schicht 44 gebildet, indem ein SiC-Substrat auf eine Temperatur von mehr als 1.000 Grad Celsius erwärmt wird, was in einer Si-Verdampfung aus dem Substrat heraus resultiert, wobei eine oder mehrere Monoschichten aus einkristallinem Kohlenstoff (Graphen) zurückbleibt. Epitaxiales Graphen kann auf semi-isolierenden 4H- oder 6H-(0001)-SiC-Wafer-Oberflächen innerhalb eines durch Induktion erwärmten Graphit-Suszeptors aufgewachsen werden, der sich in einer evakuierbaren Kammer befindet (z. B. einer Edelstahl-Vakuumkammer oder eines Quarz-Rohr-Ofens), wobei ein mehrstufiger Prozess verwendet wird, der Oberflächenpräparations-Schritte aufweist. Diese Schritte können zum Beispiel ein Tempern bei 810 Grad Celsius während 10 Mm. und bei 1.140 Grad Celsius während 7 Mm. unter einem Strom von 20% Disilan in He oder ein Tempern bei einer Temperatur von um 1.600 Grad Celsius herum in H2-Gas beinhalten. Danach wird ein Graphitisierungs-Schritt bei 1.450 bis 1.620 Grad Celsius unter einem Ar-Strom bei einem Kammerdruck von 3,5 mTorr bis 900 mTorr während Zeitspannen von 5 Min. bis 2 Stunden eingesetzt. Es können auch andere Prozessparameter in Betracht gezogen werden.
  • Graphen ist atomar glatt und es ist eine geringe Dicke erwünscht, wenn es an dem Substrat 42 angebracht wird. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei der Dicke der Graphen-Schicht 44 vorzugsweise um eine oder mehrere Monoschichten, die als ein Einkristall oder eine einzelne Lage ausgebildet ist oder sind. Bei zweckdienlichen Ausführungsformen kann die Anzahl von Monoschichten aus Graphen in Abhängigkeit davon festgelegt werden, was für ein einwandfreies Abtrennen des Graphens notwendig ist, um eine Abspaltung zu erzeugen, wie beschrieben wird. Die vorliegenden Ausführungsformen werden in Bezug auf eine Monoschicht-Struktur aus Graphen auf einer Pufferschicht aus SiC beschrieben; für die Schicht 44 auf anderen Substratmaterialien können jedoch andere 2D-Materialien eingesetzt werden.
  • Bezugnehmend auf 3 ist eine Schicht 46 aus einem CZTSSe-Einkristall epitaxial auf der einlagigen Schicht 44 aufgewachsen. Bei einer Ausführungsform stellt das einkristalline Graphen Kristallkeim-Orte für die Bildung eines CZTSSe-Halbleiters mit einer Kesterit-Struktur und einer direkten Bandlücke bereit, der eine (112)-Einkristall-Orientierung aufweist. Die dünnen Monoschichten der Schicht 44 dehnen sich oder stellen sich auf das darunter liegende Substrat ein, um eine Gitteranpassung an das darunter liegende Substrat 42 bereitzustellen, und bilden demzufolge einen Einkristall, der dafür eingesetzt werden kann, die Schicht 46 aus einem CZTSSe-Einkristall zu bilden. Die CZTSSe-Schicht 46 kann epitaxial auf der einkristallinen Schicht 44 aufgewachsen werden, um eine Einkristall-Struktur zu bilden. Die CZTSSe-Schicht 46 kann mittels einer Co-Verdampfung von elementaren Quellen von Cu, Zn, Sn, S und Se mit einer Substrattemperatur im Bereich von zwischen etwa 470 bis 500°C für ein epitaxiales Wachstum epitaxial aufgewachsen werden. Es werden auch andere Prozesse für ein epitaxiales Wachstum in Betracht gezogen.
  • Bezugnehmend auf 4 kann ein Handhabungssubstrat (oder ein Klebeband) 48 an die Schicht 46 angeklebt werden. Das Handhabungssubstrat kann irgendein geeignetes Material beinhalten, um eine Hebelkraft für ein Exfolieren der Schicht 46 bereitzustellen. Das Handhabungssubstrat oder das flexible Substrat 48 kann ein polymeres Material (polymere Materialien), wie z. B. Thermoplaste, z. B. Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid etc.; verstärkte Epoxidharze, wie z. B. Prepreg-Platten etc. beinhalten. Das flexible Substrat 48 kann geleimt oder auf eine andere Weise mittels eines Klebemittels oder einer Haftschicht an der Schicht 46 angeklebt werden. Bei weiteren Ausführungsformen können zusätzliche Schichten zwischen dem flexiblen Substrat 48 und der Schicht 46 eingesetzt werden.
  • Als nächstes wird ein Spalt-Prozess eingesetzt, um die Schicht 46 aus einem CZTSSe-Einkristall von der Schicht 44 zu entfernen, um die Monoschicht oder die Monoschichten der Schicht 44 abzuteilen. In Abhängigkeit von den Energien und der Bindung kann die Schicht 44 aufgespalten werden, um null oder mehrere Monoschichten der Schicht 44 auf der Schicht 46 und null oder mehrere Monoschichten der Schicht 44 auf dem Substrat 42 bereitzustellen. Wenn die Schicht 44 kovalent an das Substrat 42 gebunden ist, verbleibt während des Aufspalt-Prozesses ein Anteil an Ort und Stelle auf dem Substrat 42, wenngleich bei einigen Ausführungsformen kein Anteil der sich aufteilenden Schicht auf dem Substrat 42 verbleibt. Das Substrat 42 ist für weitere Schritte oder für ein Aufwachsen weiterer Schichten für weitere Einheiten wiederverwendbar.
  • Der Spalt-Prozess kann ein Aufspalten einer Schicht mittels einer mechanischen Kraft beinhalten (z. B. Spalling, Smart-Cut etc.). Auf diese Weise kann die Schicht 46 von dem Substrat 42 abgehoben werden. Nach der Exfolierung kann jegliches Material der Schicht 44 von der Schicht 46 gereinigt werden.
  • Bezugnehmend auf 5 ist die Schicht 46 auf einer leitfähigen Schicht 50 auf einem Substrat 52 platziert. Das Substrat 52 kann Glas oder ein anderes Material beinhalten. Die leitfähige Schicht 50 kann Molybdän beinhalten, wenngleich andere Materialien mit einer hohen Austrittsarbeit eingesetzt werden können (z. B. Pt, Au etc.). Die Schicht 50 stellt einen Kontakt aus Metall für eine photovoltaische Einheit bereit. Die Schicht 46 aus einem CZTSSe-Einkristall ist auf der leitfähigen Schicht 50 platziert und angeklebt. Auf diese Weise kann die Schicht 46 aus einem CZTSSe-Einkristall für eine Verwendung in der photovoltaischen Einheit in direktem Kontakt mit einem Kontakt (50) der Einheit bereitgestellt werden. Dies ist durch ein Aufbauen der Einheit von einem Glas-Substrat aus nicht erreichbar, da das CZTSSe auf Mo aufgebaut worden wäre, was in einer polykristallinen Struktur, nicht in einer Einkristall-Struktur resultiert.
  • Das Handhabungssubstrat 48 wird entfernt und ein Prozessablauf kann auf der freigelegten Oberfläche der Schicht 46 aus einem CZTSSe-Einkristall fortgesetzt werden. Der Prozessablauf wird fortgesetzt, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, um eine photovoltaische Einheit bereitzustellen. Es gibt mehrere Parameter, die gesteuert werden können, um die Leistungsfähigkeit der Einheit zu optimieren, während die Materialkosten, wie beispielsweise Bandlücke, Dicke etc., minimiert werden. Die Strukturen der Einheit gemäß den vorliegenden Grundgedanken bieten eine hohe Leistungsfähigkeit und leistungsfähige Dünnschicht-Solarzellen.
  • Bezugnehmend auf 6 sind Röntgenstrahlbeugungsdaten für CZTSSe auf zwei Materialien illustrativ dargestellt. Die Intensität (willkürliche Einheiten) ist in Abhängigkeit von 2θ graphisch dargestellt, wobei θ der Beugungswinkel ist. Ein erster Teil 102 zeigt Cu2ZnSnS4 auf Graphen. Das Cu2ZnSnS4 zeigt zwei wohldefinierte Peaks (112) und (224), die eine 112-Einkristall-Struktur nachweisen. Ein zweiter Teil 104, der eine herkömmliche Methodologie zum Bilden von CZTS auf Mo repräsentiert, zeigt Cu2ZnSnS4 auf Mo. Das Cu2ZnSnS4 zeigt mehrere Peaks (112) bis (332), was auf eine polykristalline Struktur hinweist. Von daher gibt es keine epitaxiale Beziehung zwischen CZTSSe und Mo, so dass eine Struktur aus einem CZTSSe-Einkristall nicht epitaxial auf Mo (oder anderen Metallen, die typischerweise in Entwürfen für Solarzellen eingesetzt werden) aufgewachsen werden kann. Die polykristalline Struktur kann an Problemen hinsichtlich Korngrenzen leiden, wie beispielsweise Rekombinationszentren, Nebenschluss-Pfaden etc.
  • Gemäß den vorliegenden Grundgedanken stellt die Schicht aus einem CZTSSe-Einkristall ein Halbleitersystem mit einer direkten Bandlücke von zwischen etwa 1 bis 1,5 eV bereit. Die Schicht aus einem CZTSSe-Einkristall kann den Wirkungsgrad erhöhen, wenn sie in einen photovoltaischen Stapel eingebaut wird.
  • Bezugnehmend auf 7 sind Verfahren zum Herstellen einer photovoltaischen Einheit gemäß illustrativen Ausführungsformen gezeigt. Es ist außerdem anzumerken, dass die Funktionen, die in den Blöcken vermerkt sind, bei einigen alternativen Ausführungsformen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren vermerkt vorkommen können. Zum Beispiel können zwei Blöcke, die in Aufeinanderfolge gezeigt sind, in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in Abhängigkeit von der involvierten Funktionalität in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist außerdem anzumerken, dass jeder Block der Blockschaubilder und/oder der Darstellung als Ablaufplan und Kombinationen von Blöcken in den Blockschaubildern und/oder der Darstellung als Ablaufplan mittels speziellen Systemen auf der Grundlage von Hardware realisiert werden können, welche die spezifizierten Funktionen oder Maßnahmen durchführen oder durch Kombinationen von spezieller Hardware und Computeranweisungen.
  • In Block 202 wird ein zweidimensionales Material auf einem ersten monokristallinen Substrat gebildet. Das zweidimensionale Material beinhaltet bevorzugt eine einlagige Struktur. Das zweidimensionale Material kann in Block 204 durch ein epitaxiales Wachstum oder in Block 206 durch Einsetzen eines Graphenisierungs-Prozesses gebildet werden. Das zweidimensionale Material kann Graphen beinhalten, wenngleich andere Materialien eingesetzt werden können. Das erste monokristalline Substrat kann SiC beinhalten, und das zweidimensionale Material kann durch Graphenisieren des ersten Substrats gebildet werden, um Graphen zu bilden.
  • In Block 208 wird eine einkristalline Absorber-Schicht, die eine Cu-Zn-Sn-S(Se)(CZTSSe)-Schicht beinhaltet, über dem zweidimensionalen Material auf dem monokristallinen Substrat aufgewachsen. Die einkristalline Absorber-Schicht wird bevorzugt epitaxial auf dem einkristallinen, zweidimensionalen Material aufgewachsen. Das CZTSSe kann Cu2-xZn1+ySn(S1-zSez)4+q beinhalten, wobei 0 ≤ x ≤ 1; 0 ≤ y ≤ 1; 0 ≤ z ≤ 1; –1 ≤ q ≤ 1.
  • In Block 210 wird die einkristalline Absorber-Schicht von dem zweidimensionalen Material exfoliert. Dies kann ein mechanisches Abspalten, ein Spalling, ein Abscheren etc. der einkristallinen Absorber-Schicht von dem zweidimensionalen Material beinhalten. Die einkristalline Absorber-Schicht kann gereinigt werden (z. B. geätzt oder bearbeitet werden, um Reste des zweidimensionalen Materials etc. zu entfernen).
  • In Block 214 wird die einkristalline Absorber-Schicht auf ein zweites Substrat transferiert, und die einkristalline Absorber-Schicht wird auf einer leitfähigen Schicht platziert, die auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist. Das zweite Substrat kann Glas oder ein anderes Substratmaterial beinhalten, das ein flexibles Material beinhaltet (z. B. ein Polymer). Die leitfähige Schicht kann Mo oder ein ähnliches Material beinhalten (z. B. ein Metall mit einer hohen Austrittsarbeit). Ein Handhabungssubstrat kann dafür eingesetzt werden, die Absorber-Schicht zu exfolieren und zu transferieren.
  • In Block 216 werden weitere Schichten auf der einkristallinen Absorber-Schicht gebildet, um die photovoltaische Einheit fertigzustellen. Das Bilden weiterer Schichten auf der einkristallinen Absorber-Schicht kann das Folgende beinhalten.
  • In Block 220 können eine oder mehrere Pufferschichten auf der Absorber-Schicht gebildet werden. Die Pufferschicht kann eine einkristalline Halbleiterschicht beinhalten, die z. B. epitaxial auf der einkristallinen Absorber-Schicht aufgewachsen wird. Die Pufferschicht kann z. B. Materialien aus den Gruppen IV, III-V, II-VI oder I-III-VI2, GaAs, Cu-In-Ga-S,Se (CIGSSe), CdTe, CdS, Ge, ZnS, Zn(O, S), In2S3, ZnO, etc. beinhalten.
  • In Block 222 wird ein transparenter Leiter über der Pufferschicht gebildet. In Block 224 können Kontakte aus Metall auf der transparenten leitfähigen Schicht gebildet werden. Die Kontakte aus Metall können auf dem transparenten Leiter strukturiert werden. Die Kontakte aus Metall und der transparente Leiter bilden eine vordere, Licht empfangende Oberfläche. Die Kontakte aus Metall sind außerdem bevorzugt minimiert, um eine maximale Absorption von Licht bereitzustellen. In Block 226 kann ein Prozessablauf fortgesetzt werden, um die Einheit fertigzustellen.
  • Nachdem bevorzugte Ausführungsformen für eine photovoltaische Einheit mit einkristallinem CZTSSe beschrieben wurden (die illustrativ und nicht beschränkend sein sollen), ist anzumerken, dass im Licht der vorstehenden Lehren von Fachleuten Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können. Es versteht sich daher, dass Änderungen in den speziellen, offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, wie sie durch die angefügten Ansprüche dargelegt ist. Nachdem so Aspekte der Erfindung mit den Details und der Genauigkeit beschrieben wurden, die von den Patentgesetzen gefordert sind, wird in den angefügten Ansprüchen dargelegt, was beansprucht wird und von dem gewünscht ist, dass es von der Patentschrift geschützt ist.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen einer photovoltaischen Einheit, das aufweist: Bilden eines zweidimensionalen Materials auf einem ersten monokristallinen Substrat; Aufwachsen einer einkristallinen Absorber-Schicht, die Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe) beinhaltet, über dem ersten monokristallinen Substrat; Exfolieren der einkristallinen Absorber-Schicht von dem zweidimensionalen Material; Transferieren der einkristallinen Absorber-Schicht auf ein zweites Substrat und Platzieren der einkristallinen Absorber-Schicht auf einer leitfähigen Schicht, die auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist; und Bilden weiterer Schichten auf der einkristallinen Absorber-Schicht, um die photovoltaische Einheit fertigzustellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat SiC beinhaltet und das Bilden eines zweidimensionalen Materials auf einem ersten monokristallinen Substrat ein Graphenisieren des ersten Substrats beinhaltet, um das zweidimensionale Material aus Graphen zu bilden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweidimensionale Material eine einzelne Lage beinhaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aufwachsen einer einkristallinen Absorber-Schicht ein epitaxiales Aufwachsen der Absorber-Schicht auf dem zweidimensionalen Material beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Exfolieren der einkristallinen Absorber-Schicht ein mechanisches Abspalten der einkristallinen Absorber-Schicht von dem zweidimensionalen Material beinhaltet.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden weiterer Schichten auf der einkristallinen Absorber-Schicht beinhaltet: Bilden einer Pufferschicht auf der Absorber-Schicht; und Bilden eines transparenten Leiters über der Halbleiterschicht.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bilden der Pufferschicht ein Bilden einer einkristallinen Halbleiterschicht auf der Absorber-Schicht beinhaltet.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Substrat Glas beinhaltet und die leitfähige Schicht Mo beinhaltet.
  9. Verfahren zum Herstellen einer photovoltaischen Einheit, das aufweist: Bilden einer einlagigen Schicht aus Graphen auf einem Substrat aus monokristallinem SiC; Aufwachsen einer einkristallinen Absorber-Schicht, die Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe) beinhaltet, über dem Substrat aus monokristallinem SiC; Exfolieren der einkristallinen Absorber-Schicht von dem Graphen; Transferieren der einkristallinen Absorber-Schicht auf ein Glas-Substrat und Platzieren der einkristallinen Absorber-Schicht auf einer leitfähigen Schicht, die auf dem Glas-Substrat ausgebildet ist; Bilden einer Pufferschicht auf der Absorber-Schicht; und Bilden eines transparenten Leiters über der Pufferschicht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bilden einer einzelnen Lage aus Graphen ein Graphenisieren des SiC-Substrats beinhaltet, um Graphen zu bilden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Aufwachsen einer einkristallinen Absorber-Schicht ein epitaxiales Aufwachsen der Absorber-Schicht auf dem Graphen beinhaltet.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Exfolieren der einkristallinen Absorber-Schicht ein mechanisches Abspalten der einkristallinen Absorber-Schicht von dem Graphen beinhaltet.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, das des Weiteren ein Bilden einer Pufferschicht zwischen der Absorber-Schicht und dem transparenten Leiter aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bilden der Pufferschicht ein Bilden einer einkristallinen Pufferschicht auf der Absorber-Schicht beinhaltet.
  15. Photovoltaische Einheit, die aufweist: eine erste Kontaktschicht, die auf einem ersten Substrat ausgebildet ist; eine einkristalline Absorber-Schicht, die Cu-Zn-Sn-S(Se) (CZTSSe) beinhaltet, das direkt auf der ersten Kontaktschicht platziert ist; eine Pufferschicht, die in Kontakt mit der einkristallinen Absorber-Schicht ausgebildet ist; und eine transparente leitfähige Kontaktschicht, die über der Pufferschicht ausgebildet ist, die auf der Absorber-Schicht ausgebildet ist.
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