// Hocheffiziente CIGS-Solarzellen durch Verbesserung der Funktionsschichten und Grenzflächen (EFFCIS-II)

Um Dünnschichtsolarmodule der Cu(In,Ga)Se2- Technologie (kurz: CIGS) wirtschaftlich noch attraktiver zu machen, werden grundlegende physikalisch-chemische Fragestellungen im Verbundprojekt EFFCIS-II wissenschaftlich untersucht. In dem vom BMWi geförderten Forschungsverbund arbeiten Experten aus Forschungseinrichtungen, Hochschulen und der Industrie unter der Federführung des ZSW gemeinsam daran, den Wirkungsgrad der CIGS-Zellen durch neuartige Passivierungsschichten und modifiziertes Absorbermaterial zu steigern.
EFFCIS-II nimmt die Ergebnisse des Vorgängerprojektes EFFCIS auf und leitet daraus neue Forschungsansätze ab: Optimierung der CIGS-Volumeneigenschaften, Erhöhung der CIGS-Bandlückenenergie mit zusätzlichen chemischen Elementen, Reduzierung der CIGS-Schichtdicke sowie bilaterale Grenzflächenpassivierung an der CIGS-Front- und Rückseite. Diese Kombination neuer Ansätze und evolutionärer Optimierungen lässt einen deutlichen Sprung im Modulwirkungsgrad bei reduzierten Kosten erwarten.
Zur Charakterisierung des Absorbers und der zugehörigen Grenzflächen kommen hoch orts- und zeitaufgelöste Methoden wie Atomsonden-Tomographie, Kathodolumineszenz, Röntgenemissionsspektroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie zum Einsatz. Zusätzliche werden innovative Methoden wie in-situ Röntgenbeugung und -fluoreszenz eingesetzt, mit denen das Wachstum der CIGS-Schichten in Echtzeit überwacht werden kann. Um die besten Materialparameter für einzelne Komponenten wie Absorber, Puffer- und Passivierungsschichten in der CIGS-Solarzelle einzustellen, verwenden die Forschenden moderne 3D-Bauelement-Simulationsverfahren und ab-initio Modellierung.
Das ZSW entwickelt im Projekt EFFCIS-II indiumbasierte Pufferschichten, die mittels Sputtern oder nasschemisch abgeschieden werden, sowie CIGS mit durch gesteigerte Galliumzugabe erhöhter Bandlücke.