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Abstract

Die Schichtabscheidung über Magnetronsputtern ist Bestandteil wichtiger Prozessschritte bei der Herstellung von CIGS-Dünnschicht Photovoltaikmodulen. Diese basieren auf dem Halbleiter Cu(In, Ga)Se2 und erfordern einen Rückkontakt aus Molybdän. Herstellung und Anwendung von Sputtertargets aus Molybdän, MoNa und CuGa werden diskutiert. Die Targetherstellung über pulvermetallurgische Fertigungsverfahren wird am Beispiel von Molybdän eingeführt. Der Herstellungsweg über Pressen-Sintern-Umformen resultiert in hochreinem Material mit voller Dichte. Durch Zugabe einer Natriumverbindung wurden MoNa Targets entwickelt, wodurch die Dotierung des CIGS-Absorbers mit geringen Mengen Natrium erreicht werden kann. Bei CuGa-Targets bietet die pulvermetallurgische Fertigung gegenüber der Schmelzmetallurgie Vorteile: Eine feinere und gleichmäßigere Mikrostruktur des Targets resultiert in einer homogenen lateralen Zusammensetzung der CuGa-Schichten.

Sputtering Targets Made by Powder Metallurgy for CIGS Thin Film Photovoltaics

Thin film deposition by magnetron sputtering is an important process step in the manufacturing of CIGS thin film solar cells. They are based on the semiconductor Cu(In,Ga)Se2 and comprise a back contact of molybdenum. This article describes the manufacturing and application of sputtering targets made from molybdenum (Mo), MoNa and CuGa used in the CIGS production. The powder-metallurgical manufacturing route for sputtering targets is introduced using Mo as example. Sputtering targets produced by pressing-sintering-deformation show the highest material purity and density. MoNa targets are a composite material made from a sodium (Na) compound and Mo powder. Sputtering a MoNa layer is an easy solution to dope the CIGS absorber with small amounts of Na. CuGa targets made by powder metallurgy show a much finer microstructure compared to casted targets, which results in a smooth sputtering surface and a more homogeneous lateral film composition.