Charakterisierung von Laserleistungszellen

Messplatz zur Charakterisierung von Photovoltaikzellen
© Fraunhofer ISE

Laser-basierter Messplatz zur Strom-Spannungs-Messung von Photovoltaikzellen unter monochromatischem Licht.

Laserleistungszelle auf Kupfersubstrat im homogenisierten Strahlprofil
© Fraunhofer ISE

Laserleistungszelle auf Kupfersubstrat im homogenisierten Strahlprofil. Der Messplatz gewährleistet eine reproduzierbare, vergleichbare, sowie design- und justageunabhängige Charakterisierung.

Die präzise und reproduzierbare Charakterisierung von photovoltaischen Laserleistungszellen unter monochromatischem Licht unabhängig vom Zelldesign stellt eine Herausforderung dar. Bei direkter Laserbestrahlung der Testzelle beeinflusst das spezifisch vorliegende, inhomogene Strahlprofil die Messung. Zudem muss die tatsächliche Laserleistung indirekt bestimmt werden. Bei kontinuierlicher Bestrahlung erwärmt sich die Testzelle während der Messung.


Am Fraunhofer ISE haben wir einen Messplatz aufgebaut, der diese Einschränkungen umgeht. Mit dem Messplatz kann die Strom-Spannungs-Charakteristik einer Laserleistungszelle unter monochromatischer Laserbestrahlung bei definierten Bedingungen gemessen werden. Das Laserlicht wird zunächst aufgeweitet und mit einer homogenisierenden Optik im Strahlverlauf homogenisiert. Zur Überwachung der Intensität wird ein Teil des Strahls auf eine Monitorzelle ausgekoppelt. Zudem wird die gesamte Strom-Spannungs-Kennlinie innerhalb eines Millisekunden-Laserpulses erfasst, sodass eine Erwärmung der Zelle vermieden wird. Durch Variation der Laserleistung kann bei unterschiedlichen Bestrahlungsstärken gemessen werden. Der Messplatz ermöglicht folglich die kalibrierte und reproduzierbare Charakterisierung von Laserleistungszellen unter definierten Bedingungen bei variabler Bestrahlungsstärke.


Darüber hinaus steht im Fraunhofer ISE Callab ein kalibrierter Aufbau zur Messung der spektralen Empfindlichkeit bzw. spektralen Quanteneffizienz zur Verfügung. Zusammen mit der Messung der spektralen Reflektivität bestimmen wir die interne Quanteneffizienz von Photovoltaikzellen. Mit Hilfe von spektral und ortaufgelösten Elektrolumineszenz-Messungen untersuchen wir die Materialbeschaffenheit und -qualität der Photovoltaikzellstruktur.