Kupferindiumselenid

Kupferindiumselenid (CuInSe2) ist eine chemische Verbindung aus Kupfer, Indium und Selen. Es gehört zur Familie der I-III-VI2-Chalcopyrite-Halbleiter und kristallisiert in der chalcopyritischen Struktur. CuInSe2 besitzt eine direkte Bandlücke und wird typischerweise als p-Typ-Halbleiter betrachtet.

Die Bandlücke von bulk CuInSe2 liegt bei etwa 1,04 eV und der Absorptionskoeffizient ist sehr hoch (über 10^5 cm^-1), was eine starke Absorption auch in dünnen Schichten ermöglicht. Die Defektchemie, insbesondere Cu-Vakanzen oder Cu-Überschuss, beeinflusst Mikroskopie und Ladungstransport. Durch Substitution von Indium durch Gallium lässt sich Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) bilden, wodurch sich die Bandlücke von ungefähr 1,0 bis 1,7 eV einstellen lässt.

Herstellung und Verarbeitung erfolgen typischerweise durch Dünnschichtverfahren wie Gleich- oder abgekühlte Selenisierung, Ko-Deposition von Cu, In und Se oder Sputterabscheidung gefolgt von Selenisierung. Die Defekte und die Qualität der Abscheidung hängen vom Cu-Verhältnis ab; Cu-poor Bedingungen fördern oft eine bessere p-Typ-Qualität und optimieren die elektrisch aktiven Schichten.

Anwendungen: CuInSe2 dient als Absorberlage in Dünnschicht-Solarzellen, insbesondere als Bestandteil von Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)-Modulen. Die Kombination aus direkter Bandlücke, hohem Absorptionskoeffizienten und der Möglichkeit zur flexiblen Herstellung macht CIS/CIGS zu einem wichtigen Cadmium-freien Photoproduktionsmaterial mit hohen Effizienzpotenzialen.

Sicherheit und Umwelt: Der Umgang mit Selenverbindungen erfordert geeignete Sicherheitsmaßnahmen, da sie giftig sein können. Die Umweltverträglichkeit und das Recycling von CuInSe2-basierten Modulen sind kommerziell relevante Aspekte, ebenso wie die Verfügbarkeit von Indium.