ITLU20010012A1 - Preparazione di un ossido trasparente e conduttore (tco) adatto alla produzione su larga scala di celle solari a film sottili tipo cdte/cds. - Google Patents
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Description
Preparazione di un ossido trasparente e conduttore (TCO) adatto alla produzione su larga scala di celle solari a film sottili tipo CdTe/CdS.
1. Stato dell’arte
La cella solare a film sottili CdTe/CdS è costituita da almeno quattro strati come mostrato in Figura 1. Come substrato è necessario usare un vetro comune soda-lime per limitare i costi del dispositivo. Il contatto inferiore è costituito da un film sottile di un ossido trasparente e conduttore. Siccome la luce che viene convertita in energia elettrica deve passare attraverso quest'ossido, esso deve innanzi tutto avere due fondamentali caratteristiche; cioè deve essere altamente conduttore (resistenza di superficie molto minore di e altamente trasparente (trasparenza maggiore del 85% nella zona di lunghezze d'onda dello spettro solare).
Un'ulteriore caratteristica che non è stata finora considerata a sufficienza è la stabilità e la capacità di bassa interazione con gli strati successivi che vengono depositati su di esso. Ad esempio, poiché il vetro utilizzato contiene Sodio (Na) e viene portato a temperature prossime al suo punto di rammollimento, esso può liberare del Na che a sua volta può diffondere negli strati successivi. La diffusione del Na dentro il dispositivo fa peggiorare le sue caratteristiche fotovoltaiche.
Esistono diversi tipi di ossidi conduttori e trasparenti. Tra questi i più adatti si sono dimostrati l'Ιn2O3 drogato con Sn, Sn02 drogato con fluoro e il Cd2SnO4. Questi - ossidi presentano le caratteristiche di alta conducibilità e alta trasparenza, ma non garantiscono ne' la stabilità ne' la capacità di bloccare la diffusione del Na.
Qui viene descritto un nuovo tipo di ossido trasparente e conduttore che si è dimostrato molto stabile e che ha la capacità di bloccare il Na.
2. Preparazione dell'ossido trasparente e conduttore (TCO).
L'ossido descritto in questo brevetto consiste di due strati. Il primo strato consiste in un film di In2O3 preparato per sputtering in solo ambiente di Ar o in ambiente di Ar H2. Uno spessore di questo strato dell'ordine di alcune migliaia di À è capace di bloccare la diffusione del Na. La deposizione di questo strato vine fatta con una velocità di deposizione molto alta (> 10 À/sec) adatta per una produzione su larga scala.
Il flusso di Ar nella camera di sputtering è dell'ordine di 200 sccm (standard centimetri cubici al minuto) e il flusso di H2, quando utilizzato, è di 2 - 10 sccm.
Questo strato tuttavia non è sufficientemente conduttore per essere usato come contatto elettrico in una cella solare CdTe/CdS essendo la sua resistività dell'ordine di 10<-3 >cm. E' quindi necessario coprire questo strato con uno più conduttore che può essere ottenuto drogando l'Ιn2O3 ad esempio con Sn, Ge o con Fluoro. Nel nostro caso abbiamo evitato di usare target di ln2O3 drogati con Sn in quanto alla fine questi target si modificano formando dei noduli ricchi in In in superficie. Abbiamo quindi usato target di ln2O3 non drogati e abbiamo effettuato il drogaggio introducendo una piccola quantità di gas contenente Fluoro (ad es. CHF3) e una piccola quantità di H nella camera di sputtering. Il flusso di gas contenente Fluoro utilizzato è nel range di 2 - 10 sccm e il flusso di H2 è pure nel range 2 - 10 sccm. L'ln2O3 drogato con fluoro che così si ottiene presenta una resistività di 2.5 x 10<-4 >cm e quindi è sufficiente uno spessore di 0.5 μm per avere una resistenza di superficie di
La stabilità di questo nuovo strato conduttore e trasparente è stata provata facendo su di
esso delle celle solari a base di CdTe/CdS. Queste celle mostrano una caratteristica particolare rispetto ad altre fatte su altri tipi di TCO, cioè se scaldate a temperature di 100-150°C mentre sono illuminate con una luce di intensità corrisponente a O0 "soli" per parecchie ore, non mostrano alcuna degradazione, ma addirittura si osserva spesso un aumento della loro efficienza del 10 - 20%.
E' necessario considerare che un trattamento di questo tipo su queste celle corrisponde ad un invecchiamento superiore a 30 anni e quindi le celle fabbricate su un doppio strato di ln203 come quello precedentemente descritto garantiscono stabilità dei parametri fotovoltaici e durate superiori ai 30 anni.
Claims (1)
- Rivendicazioni a) Si rivendica l'uso di film sottili di ln2O3 preparati per sputtering in presenza di un flusso di Ar o di Ar H2 come strati adatti a bloccare la diffusione del Na da substrati di vetro soda-lime. b) Si rivendica l'uso di film sottili di ln2O3 preparati per sputtering in presenza contemporaneamente di un flusso di Ar H2 e di un flusso di un gas contenente Fluoro come ossidi trasparenti conduttori di alta conducibilità ed alta trasparenza. c) Si rivendica l'uso di film sottili di ln2O3 depositati in sequenza utilizzando come primo strato il film descritto al punto a) e come secondo strato il film descritto al punto b).
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