Die im PVD- oder CVD-Verfahren auf Oberflächen abgeschiedenen Einzelschichten oder Schichtsysteme liegen im µm- oder Sub-µm-Dickenbereich. Zu den funktionellen Merkmalen der Schichten gehören verschiedene physikalische und chemische Eigenschaften, wie z. B. Leitfähigkeit, Transparenz, Halbleitereigenschaften, Diffusionsgeschwindigkeit, Verschleißfestigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien usw.
Solarzellen aus Dünnschicht-Silizium basieren auf amorphem (a-Si) oder mikrokristallinem Silizium (μc-Si), das in der Regel durch chemische Gasphasenabscheidung erzeugt wird. Als Substrat dienen großflächige, kostengünstige Materialien - insbesondere Glas, aber auch Metallband oder Polymerfolie. Für ausreichende Absorption werden Schichtdicken von bis zu 2 μm benötigt. Als Frontkontakt dienen transparent leitfähige Oxide TCO (z. B.: SnO2:F, ZnO:Al) und für den Rückkontakt setzen sich zunehmend Schichtsysteme aus TCO und Metall durch (z. B. ZnO:Al/Al/NiV).
Mikromorphe Dünnschicht-Solarzellen kombinieren sowohl amorphes als auch mikrokristallines Silizium in einer Zelle und gehören zu der Gruppe der sogenannten Multi-Junction-Zellen, bei denen zwei (Tandemzelle) oder mehr Halbleiterschichten im Wechsel übereinander abgeschieden werden. Die Absorptionspektren von amorphem und mikrokristallinem Silizium ergänzen sich in mikromorphen Silizium-Tandemzellen so, dass ein breiteres Spektrum der Sonneneinstrahlung zur Stromerzeugung genutzt und damit die Effizienz der Zelle erhöht werden kann.
CIS-Dünnschicht-Solarzellen basieren auf einer Verbundhalbleiterschicht aus Kupfer, Indium, Selen bzw. Schwefel -
Die p-leitende CIS-Schicht mit einer Schichtdicke von bis zu 3 μm wird mit einer n-leitenden CdS-Pufferschicht (bis zu 50 nm) kombiniert. Die Ergänzung des Halbleiters durch Gallium kann die Energieeffizienz der CIS-Zelle beträchtlich erhöhen (CIGS-Zelle). Die Absorberschicht kann durch Verdampfen oder Sputtern mit anschließender Selenisierung erzeugt werden. Eine Schicht aus i-ZnO/ZnO:Al dient als transparenter Frontkontakt, eine Molybdänschicht in der Regel als Rückkontakt. Neben Glas als Basissubstrat kommen auch Metallband oder Polymerfolien zum Einsatz.
CdTe-Dünnschichtzellen sind aus einer transparent leitenden Frontkontaktschicht, einer dünnen n-leitenden CdS- und einer p-leitenden CdTe-Absorberschicht sowie einer metallischen Rückkontaktschicht aufgebaut. Wie für a-Si/µc-Si- und CIGS-Dünnschichtzellen wird heute bevorzugt Glas als Substrat eingesetzt. Metallband und Polymerfolie sind aber ebenfalls möglich.
