Progress on Low-Temperature Pulsed Electron Deposition of CuInGaSe₂ Solar Cells

Massimo Mazzer; Stefano Rampino; Enos Gombia; Matteo Bronzoni; Francesco Bissoli; Francesco Pattini; Marco Calicchio; Aldo Kingma; Filippo Annoni; Davide Calestani; Nicholas Cavallari; Vimalkumar Thottapurath Vijayan; Mauro Lomascolo; Arianna Cretì; Edmondo Gilioli

LAPSE

Living Archive for Process Systems Engineering

LAPSE:2018.0940

Published Article

LAPSE:2018.0940

Progress on Low-Temperature Pulsed Electron Deposition of CuInGaSe₂ Solar Cells

Massimo Mazzer, Stefano Rampino, Enos Gombia, Matteo Bronzoni, Francesco Bissoli, Francesco Pattini, Marco Calicchio, Aldo Kingma, Filippo Annoni, Davide Calestani, Nicholas Cavallari, Vimalkumar Thottapurath Vijayan, Mauro Lomascolo, Arianna Cretì, Edmondo Gilioli

November 27, 2018

The quest for single-stage deposition of CuInGaSe₂ (CIGS) is an open race to replace very effective but capital intensive thin film solar cell manufacturing processes like multiple-stage coevaporation or sputtering combined with high pressure selenisation treatments. In this paper the most recent achievements of Low Temperature Pulsed Electron Deposition (LTPED), a novel single stage deposition process by which CIGS can be deposited at 250 °C, are presented and discussed. We show that selenium loss during the film deposition is not a problem with LTPED as good crystalline films are formed very close to the melting temperature of selenium. The mechanism of formation of good ohmic contacts between CIGS and Mo in the absence of any MoSe₂ transition layers is also illustrated, followed by a brief summary of the measured characteristics of test solar cells grown by LTPED. The 17% efficiency target achieved by lab-scale CIGS devices without bandgap modulation, antireflection coating or K-doping is considered to be a crucial milestone along the path to the industrial scale-up of LTPED. The paper ends with a brief review of the open scientific and technological issues related to the scale-up and the possible future applications of the new technology.

Record ID

LAPSE:2018.0940

Keywords

CuInGaSe2 (CIGS), photovoltaics, pulsed electron deposition, thin films

Subject

Materials

Suggested Citation

Mazzer M, Rampino S, Gombia E, Bronzoni M, Bissoli F, Pattini F, Calicchio M, Kingma A, Annoni F, Calestani D, Cavallari N, Thottapurath Vijayan V, Lomascolo M, Cretì A, Gilioli E. Progress on Low-Temperature Pulsed Electron Deposition of CuInGaSe₂ Solar Cells. (2018). LAPSE:2018.0940

Author Affiliations

Mazzer M: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy [ORCID]
Rampino S: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy
Gombia E: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy
Bronzoni M: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy
Bissoli F: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy
Pattini F: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy [ORCID]
Calicchio M: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy [ORCID]
Kingma A: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy
Annoni F: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy; Department of Physics, University of Parma, Parma 43124, Italy
Calestani D: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy
Cavallari N: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy; Department of Physics, University of Parma, Parma 43124, Italy
Thottapurath Vijayan V: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy; Department of Physics, St.Thomas’ College, Thrissur, Kerala 680001, India
Lomascolo M: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto di Microelettronica e Microsistemi (CNR-IMM), University Campus, Lecce 73100, Italy [ORCID]
Cretì A: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto di Microelettronica e Microsistemi (CNR-IMM), University Campus, Lecce 73100, Italy [ORCID]
Gilioli E: Consiglio Nazionale delle Ricerche-Istituto Materiali per l'Elettronica e il Magnetismo (CNR-IMEM), Parco Area delle Scienze 37/a, Parma 43124, Italy
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Journal Name

Energies

Volume

9

Issue

3

Article Number

E207

Year

2016

Publication Date

2016-03-16