Optimization of thin film chalcogenide solar cell baseline process

Abstract

Bij Energyville in Genk, doet de imo-immomec groep onderzoek naar dunne film CIGS zonnecellen. De absorptie laag van de CIGS zonnecellen in Energyville wordt er geproduceerd met het twee-staps proces en heeft twee grote werkpunten. Enerzijds is de efficiëntie van de beste cellen 12% en dat is significant lager dan de 23.6% van het wereldrecord. Anderzijds is de stabiliteit van de efficiëntie van de geproduceerde cellen niet altijd dezelfde. Deze masterproef had als doel om het stabiliteitsprobleem op te lossen en ook om de efficiëntie te verbeteren met 2-3%. Om een beter begrip te krijgen van de verbanden tussen de absorber eigenschappen en de gemeten cel efficiëntie is eerst het huidige recept geanalyseerd. Hierna heeft er een OFAT-experiment plaats gevonden waarvan de staaltjes werden gekarakteriseerd met de SEM, PL alsook met I-V metingen. Ten slotte werd een statistische analysesoftware gebruikt om een model uit de data te vinden. Deze kennis werd dan gebruikt om een nieuw recept te ontwikkelen. Om het stabiliteitsprobleem op te lossen is een nieuwe grafietdoos ontworpen en besteld. De nieuwe grafietdoos, was kleiner en bevatte minder grafiet waardoor deze wel verzadigd raakte bij selenizatie. De analysesoftware toonde het belang van vijf van de negen parameters aan, maar was vanwege het stabiliteitsprobleem ten tijde van het OFAT-experiment niet in staat er een perfect model van te maken. Toch werd met deze kennis het basisrecept aangepast en dit resulteerde in een efficiëntie van 16.7% voor de kampioen cellen.