Progress in Photovoltaics: Research and ApplicationsVolume 19, Issue 7 p. 894-897 Paper presented at 25th EU PVSEC WCPEC-5, Valencia, Spain, 2010 New world record efficiency for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells beyond 20% Philip Jackson, Corresponding Author Philip Jackson [email protected] Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanyZentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), Germany.===Search for more papers by this authorDimitrios Hariskos, Dimitrios Hariskos Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorErwin Lotter, Erwin Lotter Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorStefan Paetel, Stefan Paetel Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorRoland Wuerz, Roland Wuerz Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorRichard Menner, Richard Menner Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorWiltraud Wischmann, Wiltraud Wischmann Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorMichael Powalla, Michael Powalla Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this author Philip Jackson, Corresponding Author Philip Jackson [email protected] Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanyZentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), Germany.===Search for more papers by this authorDimitrios Hariskos, Dimitrios Hariskos Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorErwin Lotter, Erwin Lotter Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorStefan Paetel, Stefan Paetel Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorRoland Wuerz, Roland Wuerz Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorRichard Menner, Richard Menner Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorWiltraud Wischmann, Wiltraud Wischmann Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this authorMichael Powalla, Michael Powalla Zentrum fuer Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Baden-Wuerttemberg (ZSW), GermanySearch for more papers by this author First published: 05 January 2011 https://doi.org/10.1002/pip.1078Citations: 1,783Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Abstract In this contribution, we present a new certified world record efficiency of 20.1 and 20.3% for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. We analyse the characteristics of solar cells on such a performance level and demonstrate a high degree of reproducibility. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd. REFERENCES 1 Repins I, Contreras MA, Egaas B, DeHart C, Scharf J, Perkins CL, To B, Noufi R. 19.9%-Efficient ZnO/CdS/CuInGaSe2 solar cell with 81.2% fill factor. Progress in Photovoltaics: Research and Applications 2008; 16: 235– 239. 2 Powalla M, Dimmler B, Gross K-H. CIS thin-film solar modules—an example of remarkable progress in PV. In Proceedings of the 20th European Photovoltaic Solar Energy Conference, W Palz, HA Ossenbrink, P Helm (eds). WIP: Munich, Germany, 2005; p. 1689. 3 Jackson P, Wuerz R, Rau U, Mattheis J, Kurth M, Schloetzer T, Bilger G, Werner J. High quality baseline for high efficiency, Cu(In1-xGax)Se2 solar cells. Progress in Photovoltaics: Research and Applications 2007; 15: 507– 519. 4 Rau U, Taretto K, Siebentritt S. Grain boundaries in Cu(In,Ga)(Se, S)2 thin-film solar cells. Applied Physics A 2009; 96: 221– 234. 5 Erslev PT, Lee JW, Shafarman WN, Cohen JD. The influence of Na on metastable defect kinetics in CIGS materials. Thin Solid Films 2009; 517(7): 2277– 2281. 6 Mönig H, Fischera C-H, Caballero R, Kaufmann CA, Allsop N, Gorgoi M, Klenk M, Schock H-W, Lehmann S, Lux-Steiner MC, Lauermann I. Surface Cu depletion of Cu(In,Ga)Se2 films: an investigation by hard X-ray photoelectron spectroscopy. Acta Materialia 2009; 57(12): 3645– 3651. 7 Yan Y, Jones KM, Abushama J, Young M, Asher S, Al-Jassim MM, Noufi R. Microstructure of surface layers in Cu(In,Ga)Se2 thin films. Applied Physics Letters 2002; 81: 1008. 8 Han S-H, Hasoon FS, Hermann AM, Levi DH. Spectroscopic evidence for a surface layer in CuInSe2:Cu deficiency. Applied Physics Letters 2007; 91: 021904. 9 Igalson M, Urbaniak A, Edoff M. Reinterpretation of defect levels derived from capacitance spectroscopy of CIGSe solar cells. Thin Solid Films 2009; 517(7): 2153– 2157. Citing Literature Volume19, Issue7Special Issue: 25th EU PVSEC WCPEC‐5, Valencia, Spain, 2010November 2011Pages 894-897 ReferencesRelatedInformation

We report on the use and effect of the alkali elements rubidium and caesium in the place of sodium and potassium in the alkali post deposition treatment (PDT) as applied to Cu(In,Ga)Se 2 (CIGS) solar cell absorbers. In order to study the effects of the different alkali elements, we have produced a large number of CIGS solar cells with high efficiencies resulting in a good experimental resolution to detect even small differences in performance. We examine the electrical device parameters of these fully functional devices and observe a positive trend in the I – V parameters when moving from devices without PDT to KF‐, RbF‐, and eventually to CsF‐PDT. A diode analysis reveals an improved diode quality for cells treat‐ed with heavier alkalis. Furthermore, secondary ion mass spectrometry (SIMS) measurements reveal a competitive mechanism induced within the class of alkali elements in the CIGS absorber induced by the alkali post deposition treatment. (© 2016 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)

We report on a new thin-film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) solar cell record efficiency of 21.7%. In order to better understand this newest development, we describe the specific solar cell data as obtained from I–V measurement and diode analysis, quantum efficiency and secondary neutral mass spectrometry measurements. We hope that such a description will help to exploit the potential of this promising thin-film solar technology even further. (© 2015 WILEY-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)

Abstract We report on the interaction between intentional potassium doping of thin film Cu(In,Ga)Se 2 (CIGS) solar cells, CIGS absorber composition, and device efficiency. Up to now high efficiency CIGS solar cells could not be produced with a gallium/(gallium + indium) ratio higher than 35%. The new doping process step does not only increase solar cell conversion efficiencies up to 20.8%, but also allows a shift in the CIGS absorber composition towards higher gallium content whilst maintaining this high efficiencies level. We find that the saturation of the open circuit voltages for higher gallium content that is normally observed can partially be overcome by the new doping procedure. This observation leads us to the conclusion that even on this high performance level CIGS solar cells still hold a potential for further development beyond the record values reported here. (© 2014 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)

New processing developments in the Cu(In,Ga)Se 2 (CIGS)-based solar cell technology have enabled best cell efficiencies to exceed 21%. The key innovation involves the alkali post-deposition treatment (PDT) of the CIGS film. Furthermore, the range of optimal CIGS growth parameters and the minimal thickness of the CdS buffer layer is affected by the process modifications. In 2013, we reported a 20.8% record device with PDT. Later optimizations, e.g., in the composition profile and CdS buffer layer thickness as discussed in this study, enabled us to increase the photocurrent density with only a slight loss in open-circuit voltage and unchanged fill factor, resulting in the current world record of 21.7% efficiency. Furthermore, a record efficiency of 21.0% could be achieved with a Cd-free Zn(O,S) buffer layer. This contribution presents measurements, simulations, and a discussion of the photocurrent increase.