Charakterisierung von III-V-Solarzellen und -Modulen

Die präzise Bestimmung der Leistungsdaten photovoltaischer Bauelemente spielt eine bedeutende Rolle sowohl in der Forschung und Entwicklung als auch für die Produktion von III‑V-Solarzellen und -Modulen. Im CalLab PV Cells des Fraunhofer ISE können verschiedene Solarzelltypen präzise gemäß internationaler Standards gemessen werden.

 

Zur Charakterisierung von III‑V-Mehrfachsolarzellen stehen vielfältige Methoden zur Verfügung:

  • Spektrale Empfindlichkeit von Mehrfachsolarzellen mit bis zu sechs Teilzellen
  • Kalibrierte Messung von Strom-Spannungs (I-V)-Kennlinien
    • Mehrquellensimulatoren (Drei- und Sechsquellensimulator) zur Charakterisierung unter definierten spektralen Bedingungen (AM1.5g, AM1.5d, AM0, Indoor-Spektren, Mars, etc.)
    • Spektrometrische Charakterisierung zur Quantifizierung des Verhaltens bei veränderlichem Spektrum
    • Vierquellen-Blitzlichtsimulator zur spektral angepassten Charakterisierung von Konzentratorsolarzellen (bis zu 1500-fach konzentrierter Solarstrahlung)
    • Laser-Messplatz mit Laserlichtquellen (809 nm: 50 W, 1305 nm: 12 W, 1455 nm: 12 W, 1530 nm: 12 W
  • Außenteststand mit zweiachsiger Nachführeinheit zur Leistungsbestimmung von Konzentratormodulen gemäß IEC 62670-3:2017 („power rating“) sowie hybriden PV/CPV-Modulen
  • Indoor-Labormessplatz zur Vermessungen von Konzentratormodulen: Mit Hilfe eines Parabolspiegels wird sonnenähnliches, paralleles Licht auf die Aperturfläche gelenkt.

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

 

Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen

Auf mehr als 1000 m² modernstem Reinraum und Laborfläche testen und optimieren wir fortschrittliche PV-Technologien. Innovative Prozesse und Technologien werden in diesem Zentrum für den künftigen Einsatz in der Industrie erforscht, u.a. nasschemische Verfahren, Foto- und Laserlithographie, Nanoimprint-Labor, Aufdampfen von Metallen und Dielektrika.

 

CalLab PV Cells

Das akkreditierte Kalibrierlabor CalLab PV Cells am Fraunhofer ISE bietet hochpräzise, reproduzierbare Kalibrierungen und Messungen aller Solarzellentypen nach internationalen Standards, zum Beispiel, spektrale Empfindlichkeit/Quanteneffizienz, Reflexion, Strom-Spannungs-Messungen insbesondere auch unter variablen Spektren und Intensitäten, verschiedene Breitband- und Laser-Lichtquellen sowie Filter verfügbar.

 

Concentrator Technology Evaluation Center Con-TEC

Im Con-TEC stehen vielfältige Aufbau- und Verbindungstechnologien für die Entwicklung und den Aufbau von kundenangepassten Modulen und Packages zur Verfügung. Wir testen Komponenten und Produktionsprozesse mit Schwerpunkten auf Zuverlässigkeit und Materialanalytik. Wir entwickeln Prototypen und fertigen Kleinserien, um neue Komponenten, Designs und Prozesse zu evaluieren. 

 

Lab Strukturierung und Photonik

Wir erarbeiten Lösungen basierend auf Mikro- und Nanostrukturen für Solarzellen und andere photovoltaische Bauelemente wie zum Beispiel Photovoltaikzellen zur Übertragung von Leistung mittels Laserlicht, aber auch für verwandte Bauelemente, wie z.B. LEDs. 

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

50 Prozent

Monolithische III‑V-Mehrfachsolarzellen mit über 50 % Wirkungsgrad unter konzentrierter Einstrahlung

 

micro-CPV

Entwicklung eines hochkonzentrierenden CPV-Moduls auf Basis modernster Micro-Fertigungstechnologie

 

H2Demo

Entwicklung von Demonstratoren zur direkten solaren Wasserspaltung

 

HIPERION

Hybrid-Photovoltaik für Effizienzrekord durch integrierte optische Technologie

 

QuintuMod

Entwicklung eines kostengünstigen und gleichzeitig hocheffizienten Solarmoduls unter Verwendung einer 5fach-Stapelsolarzelle

 

HyCon

Solare Wasserstofferzeugung mit einem HyCon-System

 

PoTaSi

Demonstration des Potentials von monolithischen Tandemsolarzellen aus III‑V-Halbleitern und Silizium