WO2011072975A2 - Chalkopyrit-dünnschicht-solarzelle mit cds/(zn(s,o)-pufferschicht und dazugehöriges herstellungsverfahren - Google Patents

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Krzysztof Wilchelmi
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Sulfurcell Solartechnik Gmbh
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a chalcopyrite thin-film solar cell with a CIS absorber layer, a special buffer layer applied directly to the CIS absorber layer, and a ZnO-containing window layer applied directly to this buffer layer.
  • the invention further relates to a manufacturing method for the
  • the solar cells have a complex layer structure.
  • a suitable substrate e.g. Glass
  • a contact of molybdenum is followed by one or more absorber layers containing copper, indium, and optionally gallium.
  • CIS solar cells selenium and / or sulfur
  • CdS buffer layer which, inter alia, improves the adaptation of the absorber layer to subsequent layers and, furthermore, by passivating the
  • a transparent window layer of a few 10 nm thick intrinsic ZnO and a few 100 nm to ⁇ thick heavily doped (eg doped with Al) and thus conducting ZnO follows.
  • Deposition (chemical bath deposition - CBD) from an aqueous separation solution containing cadmium acetate, ammonia and thiourea.
  • Cadmium sulfide is therefore applied in the thin-film photovoltaic industry as a buffer layer between the absorber layer and the window layer.
  • CdS Cadmium sulfide
  • a non-toxic material such as Zn (S, O).
  • these layers show potential for optimization in two of the common module properties, power and
  • the invention overcomes or at least alleviates one or more of the problems addressed.
  • the invention is based on a chalcopyrite thin-film solar cell with a CIS absorber layer, a buffer layer applied directly to the CIS absorber layer and a ZnO-containing layer applied directly to the buffer layer Window layer.
  • the solar cell is characterized in that the buffer layer consists of CdS and Zn (S, O), whereby a concentration of CdS decreases starting from the CIS absorber layer towards the ZnO-containing window layer.
  • the invention is based on the finding that CdS and Zn (S, O) can be combined on both sides by combining the two buffer materials known per se
  • the buffer layer according to the invention absorbs and fill factor.
  • absorption by the yellow-colored CdS can be kept at a very low level and thus the performance of the cell can be optimized.
  • the reason is that the thickness of the CdS sublayer can be kept substantially lower than in a conventional buffer layer consisting only of CdS.
  • the transition between the buffer layer and the window layer is also improved by the greater structural similarity of the Zn (S, O) layer. Both factors cause the buffer layer to be kept very thin;
  • the buffer layer has only a layer thickness of 10 to 100 nm.
  • a particular characteristic of the buffer layer according to the invention is that the concentration of CdS in the buffer layer, starting from the CIS absorber layer towards the ZnO-containing window layer, decreases or the concentration of Zn (S, O) increases in the same spatial sequence. In other words, the formation of another boundary layer and the associated risk of the formation of defects can be avoided by the gradual transition of the two buffer materials.
  • the buffer layer has a CdS sub-layer facing the CIS absorber layer, i. H. a first area of
  • Buffer layer to a depth of preferably 1 to 10 nm is completely or at least more than 90% of CdS. This can optimize the
  • Buffer layer towards the CIS absorber layer can be achieved.
  • This CdS sublayer may be followed by a gradual sublayer in which the CdS concentration continuously decreases.
  • the buffer layer further comprises a Zn (S, 0) sub-layer facing the window layer, ie a region of the buffer layer preferably adjacent to the window layer of preferably 10 to 80 nm depth consists completely or at least 90% of Zn (S, 0 ).
  • the ZnO-containing window layer usually consists of one of the buffer layer facing intrinsic ZnO sublayer and a subsequent ZnO conductive sublayer.
  • a layer thickness of the Zn (S, O) sublayer of the buffer layer is more than 10 nm, it may be limited to one
  • Another aspect of the invention is the provision of a method for producing the solar cell described above with its inventive
  • the process is characterized by the following steps:
  • Temperature in the range of 20 to 80 ° C for 60 to 6000s.
  • Balance can be influenced by, among other things, the concentration of formamide disulphide. Since both reactions temporarily overlap, there is a gradual incorporation of the two components of the buffer layer, such that in the solar cell initially a completely or largely consisting of CdS
  • Partial layer forms on the absorber layer. With increasing layer thickness of
  • Buffer layer then increases the proportion of Zn (S, 0) strongly until a completely or largely of Zn (S, 0) sublayer, the buffer layer to itself
  • the temperature in step (ii) is preferably from 30 to 80 ° C. In this
  • Temperature range can be metal-containing buffer layers produce particularly favorable for the intended purposes morphology and homogeneity.
  • the separation solution contains ammonia in a concentration of 0.5 to 2 mol / l.
  • the deposition solution cadmium at a concentration of 10 "3 to 10" 2 mol / l.
  • the deposition solution contains zinc in a concentration of from 10 -2 to 1 mol / l
  • salts are used which have sufficient solubility in aqueous ammoniacal solution, in particular cadmium acetate and zinc sulfate.
  • the deposition solution contains formamidine in a concentration of 10 "6 to 10" 4 mol / l.
  • Formamidine disulfide in the deposition solution is 1: 100,000 to 1: 100.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a CIS solar cell in cross section.
  • Fig. 2 shows a recording by means of secondary ion mass spectrometry (SIMS) a
  • FIG. 1 shows in a highly schematic manner the structure of a chalcopyrite thin-film solar cell 100.
  • the solar cell 100 comprises a glass substrate 10 on which a molybdenum layer 12 is applied.
  • a CIS absorber layer 14 is produced on the molybdenum layer 12.
  • the CIS absorber layer 14 contains copper, indium and optionally gallium as well as selenium and / or sulfur.
  • a buffer layer 16 is applied, the production of which will be discussed in more detail below.
  • Buffer layer 16 consists of a combination of CdS and Zn (S, 0), with a proportion of CdS on the side of the CIS absorber layer 14 being greatest, and accordingly the content of Zn (S, 0) towards an intrinsic ZnO layer 18 also one
  • the buffer layer 16 may have a layer thickness of 10 to 100 nm.
  • the intrinsic ZnO layer 18 is followed by a layer 20 consisting of doped and conductive ZnO.
  • the two layers 18 and 20 together form a region of the solar cell 100 designated here as a ZnO-containing window layer.
  • Fig. 3 shows the determined efficiencies for cells with a pure CdS buffer layer and cells with a buffer consisting of CdS and Zn (S, 0).
  • FIG. 2 is a secondary ion mass spectrometric image of the

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Chalkopyrit - Dünnschicht - Solarzelle mit einer CIS -Absorberschicht (14), einer direkt auf der CIS -Absorberschicht aufgetragenen Pufferschicht (16) und einer direkt auf der Pufferschicht aufgetragenen ZnO-haltigen Fensterschicht (18, 20). Die Solarzelle zeichnet sich dadurch aus, dass die Pufferschicht aus CdS und Zn(S,O) besteht, wobei eine Konzentration von CdS ausgehend von der CIS -Absorberschicht hin zur ZnO-haltigen Fensterschicht abnimmt.

Description

Chalkopyrit-Dünnschicht-Solarzelle mit CdS/(Zn(S,0)-Pufferschicht und dazugehöriges Herstellungsverfahren
Die Erfindung betrifft eine Chalkopyrit-Dünnschicht-Solarzelle mit einer CIS- Absorberschicht, einer direkt auf der CIS-Absorberschicht aufgetragen speziellen Pufferschicht und einer direkt auf diese Pufferschicht aufgetragenen ZnO-haltigen Fensterschicht. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren für die
Pufferschicht.
Stand der Technik und technologischer Hintergrund
Seit einigen Jahren werden große Anstrengungen zur industriellen Massenfertigung von Chalkopyrit-Dünnschicht-Solarzellen unternommen. Die Solarzellen besitzen einen komplexen Schichtaufbau. Im Allgemeinen wird auf einem geeigneten Substrat, z.B. Glas, zunächst ein Kontakt aus Molybdän aufgetragen. Hierauf folgen eine oder mehrere Absorberschichten, die Kupfer, Indium und wahlweise Gallium enthalten.
Diese werden mit Selen und/oder Schwefel umgesetzt (CIS, CIGS oder CIGSSe, hier allgemein und im Folgenden als CIS-Solarzellen bezeichnet). Es folgt die Abscheidung einer CdS-Pufferschicht, die unter anderem die Anpassung der Absorberschicht an nachfolgende Schichten verbessern und des weiteren durch Passivieren der
Oberfläche niedrige Oberflächenzustände der Absorberschicht erhalten soll.
Schließlich folgt eine transparente Fensterschicht aus wenige 10 nm dickem intrinsischen ZnO und einige 100 nm bis μηη dickem hochdotierten (z. B. mit AI dotiertem) und damit leitenden ZnO.
Die gängige Art der Auftragung einer CdS-Pufferschicht ist die nasschemische
Deposition (chemical bath deposition - CBD) aus einer wässrigen Abscheidelösung, die Cadmiumacetat, Ammoniak und Thioharnstoff enthält.
Die nasschemische Abscheidung von CdS ist ein komplexer Vorgang, der von vielerlei Faktoren beeinflusst wird. Die Reaktion zwischen den Cadmium-Ionen und
Thioharnstoff in ammoniakalischer Lösung lässt sich durch folgende
Reaktionsgleichung zusammenfassen:
Cd(NH3)4 2+ + SC(NH2)2 + 20H" -> CdS + CH2N2 + 4NH3 + 2H20 (1 ) Mechanistisch wird die Reaktion in der Regel in drei Teilschritte gegliedert (siehe I. Kaur, D.K. Pandya, K.L. Chopra; J. Electrochem. Soc, Solid State Science and Technology, 127, No. 4, 943-948, 1980; und R. Ortega-Borges, D. Lincot; J.
Electrochem. Soc, 140, No. 12, 3464-3473, 1993):
Freisetzung von Cd2+ aus dem Ammoniakkomplex
Cd(NH3)4 2+ -» Cd2+ + 4 NH3 (2)
Freisetzung von S2" aus Harnstoff
SC(NH2) + 2 OH" -> S2" + CH2N2 + 2 H20 (3)
Ausfällen von CdS
Cd2+ + S2" -» CdS (4)
Für die eigentliche Filmbildung werden zwei möglicherweise auch parallel stattfindende Mechanismen diskutiert, nämlich eine Sedimentation von Kolloiden aus der Lösung und eine direkte Umsetzung der Ionen an der Oberfläche des Substrates. Weiterhin wird als Mechanismus der CdS-Bildung auch eine Thioharnstoff-Metathese an der Oberfläche von Cadmiumhydroxid vorgeschlagen.
Cadmiumsulfid (CdS) wird demnach in der Dünnschichtphotovoltaik-Industrie als Pufferschicht zwischen der Absorberschicht und der Fensterschicht aufgetragen. Derzeit sind Untersuchungen zur Ersetzung des CdS durch ein ungiftiges Material, wie zum Beispiel Zn(S,0) im Gange. Diese Schichten zeigen neben der Ungiftigkeit Optimierungspotential in zwei der gängigen Moduleigenschaften, Strom und
Spannung, gegenüber einer CdS-Pufferschicht. Der dritte leistungsbestimmende Faktor hingegen, der Füllfaktor (FF) zeigt sich reduziert. Grund dafür sind die unterschiedlich guten Anpassungen an das Absorbermaterial (CdS günstiger) und das Fenstermaterial (Zn(S,0) günstiger).
Es besteht daher ein anhaltender Bedarf an einer Pufferschicht, die sich mit Hinsicht auf alle genannten Faktoren optimieren lässt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung behebt oder zumindest mindert ein oder mehrere der angesprochenen Probleme. Die Erfindung geht aus von einer Chalkopyrit-Dünnschicht-Solarzelle mit einer CIS-Absorberschicht, einer direkt auf der CIS-Absorberschicht aufgetragen Pufferschicht und einer direkt auf der Pufferschicht aufgetragenen ZnO-haltigen Fensterschicht. Die Solarzelle zeichnet sich dadurch aus, dass die Pufferschicht aus CdS und Zn(S,0) besteht, wobei eine Konzentration von CdS ausgehend von der CIS- Absorberschicht hin zur ZnO-haltigen Fensterschicht abnimmt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Kombination der beiden an sich bekannten Puffermaterialien CdS und Zn(S,0) sowohl auf Seiten des
Absorbermaterials als auch auf Seiten des Fenstermaterials eine Optimierung möglich ist, die insgesamt zu einer Solarzelle führt, deren Moduleigenschaften Strom,
Spannung und Füllfaktor verbessert sind. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Pufferschicht kann eine Absorption durch das gelb gefärbte CdS auf einem sehr niedrigen Niveau gehalten werden und damit die Leistung der Zelle optimiert werden. Der Grund ist, dass die Dicke der CdS-Teilschicht wesentlich geringer gehalten werden kann als in einer konventionellen Pufferschicht, die nur aus CdS besteht. Weiterhin ist aber auch der Übergang zwischen Pufferschicht und Fensterschicht durch die größere strukturelle Ähnlichkeit der Zn(S,0)-Schicht verbessert. Beide Faktoren führen dazu, dass die Pufferschicht sehr dünn gehalten werden kann; vorzugsweise weist die Pufferschicht nur eine Schichtdicke von 10 bis 100 nm auf.
Ein besonderes Kennzeichen der erfindungsgemäßen Pufferschicht ist, dass die Konzentration von CdS in der Pufferschicht ausgehend von der CIS-Absorberschicht hin zur ZnO-haltigen Fensterschicht abnimmt bzw. die Konzentration von Zn(S,0) in gleicher räumlicher Abfolge ansteigt. Mit anderen Worten, die Bildung einer weiteren Grenzschicht und die damit verbundene Gefahr der Bildung von Fehlstellen kann durch den graduellen Übergang der beiden Puffermaterialien vermieden werden.
In besonders bevorzugter Ausführung weist die Pufferschicht eine der CIS- Absorberschicht zugewandte CdS-Teilschicht auf, d. h. ein erster Bereich der
Pufferschicht bis zu einer Tiefe von vorzugsweise 1 bis 10 nm besteht vollständig oder zumindest zu mehr als 90 % aus CdS. Hierdurch kann ein Optimierung der
Pufferschicht hin zur CIS-Absorberschicht erreicht werden. An diese CdS-Teilschicht kann sich eine graduelle Teilschicht anschließen, in der die CdS-Konzentration kontinuierlich abnimmt.
In besonders bevorzugter Ausführungsform weist die Pufferschicht ferner eine der Fensterschicht zugewandte Zn(S,0)-Teilschicht auf, d. h. ein an die Fensterschicht grenzender Bereich der Pufferschicht von vorzugsweise 10 bis 80 nm Tiefe besteht vollständig oder zumindest 90 % aus Zn(S,0). Hierdurch lassen sich die Eigenschaften der Solarzelle optimieren. Üblicherweise besteht die ZnO-haltige Fensterschicht aus einer der Pufferschicht zugewandten intrinsischen ZnO-Teilschicht und einer sich daran anschließenden leitfähigen ZnO-Teilschicht. Wenn jedoch eine Schichtdicke der Zn(S,0)-Teilschicht der Pufferschicht mehr als 10 nm beträgt, kann auf eine
intrinsische ZnO-Teilschicht der Fensterschicht verzichtet werden, so dass ein sonst notwendiger Teilschritt des Fertigungsprozesses der Solarzelle entfällt. Vorzugsweise besteht in dieser spezifischen Ausführungsform demnach die ZnO-haltige
Fensterschicht aus einer direkt auf der Pufferschicht aufgetragenen leitfähigen ZnO- Schicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung der zuvor beschriebenen Solarzelle mit seiner erfindungsgemäßen
Pufferschicht. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
(i) Herstellen einer Abscheidungslösung mit vorgegebenen Konzentrationen an Ammoniak, Thioharnstoff, Formamidindisulfid, Cadmium(ll)ionen und
Zink(ii)ionen; und
(ii) Eintauchen des Halbleitersubstrats in die Abscheidungslösung bei einer
Temperatur im Bereich von 20 bis 80°C für 60 bis 6000s.
Es hat sich gezeigt, dass eine graduelle Abscheidung der beiden Komponenten der Pufferschicht aus einer gemeinsamen Abscheidungslösung möglich ist und zwar derart, dass sich zunächst CdS abscheidet. Hierbei wird das unterschiedliche kinetische Verhalten der beiden Komponenten der Pufferschicht in sonst gleichem
Milieu (NH3, H20, Thioharnstoff (THS)) ausgenutzt. Die CdS-Schicht wird dabei zuerst abgeschieden; die Umwandlung der Reaktanden NH3, THS und Cd-Acetat zu CdS findet so schnell statt, dass sich nur eine wenige nm dicke Schicht abscheidet. Die Abscheidung von CdS fällt dann vermutlich durch Bildung von Clustern und größeren Partikeln stark ab. Gleichzeitig mit der Abscheidung von CdS startet die deutlich langsamere Reaktion der Reaktanden NH3, THS und ZnS04 zu Zn(S,0). Das
Gleichgewicht kann unter anderem über die Konzentration von Formamidindisulfid beeinflusst werden. Da sich beide Reaktionen zeitweilig überlagern, kommt es zu einem graduellen Einbau der beiden Komponenten der Pufferschicht, derart, dass in der Solarzelle zunächst eine vollständig oder weitgehend aus CdS bestehende
Teilschicht auf der Absorberschicht bildet. Mit zunehmender Schichtdicke der
Pufferschicht nimmt dann der Anteil an Zn(S,0) stark zu bis eine vollständig oder weitgehend aus Zn(S,0) bestehende Teilschicht die Pufferschicht zur sich
anschließenden Fensterschicht abschließt. Es entsteht somit ein Gradient an CdS bzw. Zn(S,0) in der Pufferschicht und damit eine optimale Bandanpassung zu den angrenzenden Schichten. Daneben wird der Gehalt an giftigem Cd reduziert und Wirkungsgradsteigerung der Solarzelle erreicht.
Bevorzugt beträgt die Temperatur im Schritt (ii) 30 bis 80°C. In diesem
Temperaturbereich lassen sich metallhaltige Pufferschichten mit für die anvisierten Zwecke besonders günstiger Morphologie und Homogenität erzeugen.
Vorzugsweise enthält die Abscheidungslosung Ammoniak in einer Konzentration von 0,5 bis 2 mol/l.
Ferner ist bevorzugt, wenn die Abscheidungslosung Cadmium in einer Konzentration von 10"3 bis 10"2 mol/l enthält. Vorzugsweise enthält die Abscheidungslosung Zink in einer Konzentration von 10"2 bis 1 mol/l. Zur Herstellung der Abscheidungslosung werden Salze eingesetzt, die in wässriger ammoniakalischer Lösung hinreichende Löslichkeit aufweisen, insbesondere Cadmiumacetat und Zinksulfat.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Abscheidungslosung Thioharnstoff in einer
Konzentration von 10"2 bis 1 mol/l enthält.
Bevorzugt enthält die Abscheidungslosung Formamidindisulfid in einer Konzentration von 10"6 bis 10"4 mol/l.
Bevorzugt sind weiterhin Abscheidungslösungen, bei denen 2, 3 oder insbesondere alle Konzentrationen der Komponenten Ammoniak, Metalionen, Thioharnstoff und Formamidindisulfid in den zuvor angegebenen Konzentrationsbereichen liegen.
Schließlich ist bevorzugt, wenn ein molares Verhältnis von Thioharnstoff zu
Formamidindisulfid in der Abscheidungslosung 1 : 100.000 bis 1 : 100 beträgt.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer CIS-Solarzelle im Querschnitt;
Fig. 2 eine Aufnahme mittels Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) einer
erfindungsgemäß modifizierten Pufferschicht; und
Fig. 3 den ermittelten Wirkungsgrad aus Strom-Spannungskenlinien für Zellen mit CdS als Pufferschicht und Zellen mit einer erfindungsgemäßen Pufferschicht. Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Figur 1 zeigt in stark schematisierter Weise den Aufbau einer Chalkopyrit-Dünnschicht- Solarzelle 100. Die Solarzelle 100 umfasst ein Substrat 10 aus Glas auf dem eine Molybdänschicht 12 aufgetragen ist. In hier nicht näher erläuterter konventioneller Weise wird auf der Molybdänschicht 12 eine CIS-Absorberschicht 14 erzeugt. Die CIS- Absorberschicht 14 enthält Kupfer, Indium und wahlweise Gallium sowie Selen und/oder Schwefel. Auf der CIS-Absorberschicht 14 ist eine Pufferschicht 16 aufgetragen, auf deren Herstellung weiter unten näher eingegangen wird. Die
Pufferschicht 16 besteht aus einer Kombination von CdS und Zn(S,0), wobei ein Anteil von CdS auf Seiten der CIS-Absorberschicht 14 am größten ist und dementsprechend der Anteil an Zn(S,0) hin zur einer intrinsischen ZnO-Schicht 18 ebenfalls ein
Maximum in der Pufferschicht 16 erreicht. Die Pufferschicht 16 kann eine Schichtdicke von 10 bis 100 nm aufweisen. An die intrinsische ZnO-Schicht 18 schließt sich eine aus dotiertem und leitfähigem ZnO bestehende Schicht 20 an. Die beiden Schichten 18 und 20 bilden zusammen einen hier als ZnO-haltige Fensterschicht bezeichneten Bereich der Solarzelle 100.
Nachfolgend wird in einem Ausführungsbeispiel die Herstellung der Pufferschicht 16 erläutert.
Folgende Stammlösungen wurden angesetzt:
Thioharnstoff: 7,685g/100ml H20; c(Thioharnstoff) = 195mmol/l
Cadmiumacetat: 0,44g/100ml wässrige 25% NH3; c(Cd) = 1 ,24mmol/l + c(NH3) = 1 mol/l Zinksulfat: 16g/200ml H20; c(Zn) = 20 mmol/l
Formamidindisulfiddihydrochlorid: 0,098g/20ml H20; c(Form.) = 15 μηηοΙ/Ι
Zu 1 18,5 ml H20 wurden 35 ml der Thioharnstofflösung und 13 ml der Zinksulfatlösung zugegeben und auf 60°C erwärmt. In die Lösung würde ein mit Molybdän und CIS- Absorberschicht beschichtetes Substrat getaucht. Nach Erreichen der Temperatur wurden 13,5 ml ammoniakalische Cadmiumacetat-Lösung zugesetzt.
Nach einer Reaktionszeit von 3 min wurden der Reaktionslösung 0,12 ml
Formamidindisulfiddihydrochlorid-Lösung zugegeben. Nach weiteren 30 min
Reaktionszeit war der Prozess abgeschlossen. Das Substrat wurde mit
ammoniakalischer Lösung (1 - 5%) ausgespült und getrocknet. Anschließend wurde es in einem Ofen bei 180°C getempert. Nach konventioneller Auftragung der ZnO-Fensterschicht und Strukturierung der Zellen wurden nach einer konstanten Lichtbestrahlung von 10 min Strom-Spannungs- Kennlinien der Zellen aufgenommen (IV-Messungen). Dabei wurden die Zellen mit einer herkömmlichen CdS-Beschichtung als Pufferschicht mit Zellen verglichen, die die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Pufferschicht beinhalteten. Die Zellen mit der erfindungsgemäßen Pufferschicht zeigten dabei einen erhöhten Wirkungsgrad (um 0,5% absolut). Fig. 3 zeigt die ermittelten Wirkungsgrade für Zellen mit einer reinen CdS-Pufferschicht und Zellen mit einem Puffer bestehend aus CdS und Zn(S,0).
Der Figur 2 ist eine sekundärionen-massenspektrometrische Aufnahme der
Oberflächenstruktur einer nach dem zuvor geschilderten Verfahren hergestellten Solarzelle zu entnehmen.

Claims

Ansprüche
1 . Chalkopyrit-Dünnschicht-Solarzelle mit einer CIS-Absorberschicht, einer direkt auf der CIS-Absorberschicht aufgetragen Pufferschicht und einer direkt auf der Pufferschicht aufgetragenen ZnO-haltigen Fensterschicht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pufferschicht aus CdS und Zn(S,0) besteht, wobei eine Konzentration von CdS ausgehend von der CIS-Absorberschicht hin zur ZnO-haltigen
Fensterschicht abnimmt.
2. Solarzelle nach Anspruch 1 , bei der die Pufferschicht eine Schichtdicke von 10 - 100 nm aufweist.
3. Solarzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Pufferschicht eine der CIS-Absorberschicht zugewandte CdS-Teilschicht aufweist.
4. Solarzelle nach Anspruch 3, bei der die CdS-Teilschicht eine Schichtdicke von 1 bis 10 nm aufweist.
5. Solarzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Pufferschicht eine der Fensterschicht zugewandte Zn(S,0)-Teilschicht aufweist.
6. Solarzelle nach Anspruch 6, bei der die Zn(S,0)-Teilschicht eine Schichtdicke von 10 bis 80 nm aufweist.
7. Solarzelle nach Anspruch 5 oder 6, bei der die ZnO-haltige Fensterschicht aus einer direkt auf der Pufferschicht aufgetragenen leitfähigen ZnO-Schicht besteht.
8. Verfahren zur nasschemischen Abscheidung einer Pufferschicht auf einer CIS- Absorberschicht zur Herstellung einer Chalkopyrit-Dünnschicht-Solarzelle, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
(i) Herstellen einer Abscheidungslosung mit vorgegebenen
Konzentrationen an Ammoniak, Thioharnstoff, Formamidindisulfid, Cadmium(ll)ionen und Zink(ii)ionen; und
(ii) Eintauchen des Halbleitersubstrats in die Abscheidungslosung bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 80°C für 60 bis 6000s.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Abscheidungslosung Ammoniak in einer Konzentration von 0,5 bis 2 mol/l enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Abscheidungslosung Cadmium in einer Konzentration von 10"3 bis 10"2 mol/l enthält.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die
Abscheidungslosung Zink in einer Konzentration von 10"2 bis 1 mol/l enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , bei dem die
Abscheidungslosung Thioharnstoff in einer Konzentration von 10"2 bis 1 mol/l enthält. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die
Abscheidungslosung Formamidindisulfid in einer Konzentration von 10 mol/l enthält.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem ein molares Verhältnis von Thioharnstoff zu Formamidindisulfid in der Abscheidungslosung 1 : 100.000 bis 1 : 100 beträgt.
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