Nasschemieanalytik

Nasschemische Prozesse für die Herstellung von Solarzellen bedürfen einer genauen Prozesskontrolle, um kontinuierlich optimale Prozessergebnisse zu garantieren und den Chemikalienverbrauch zu minimieren. Hierfür wurden am Fraunhofer ISE verschiedene volumetrische, chromatographische und spektroskopische Verfahren zur automatisierten Konzentrationsbestimmung in chemischen Prozessbädern entwickelt. Die erhaltenen Informationen werden für die Weiterentwicklung der Prozesse verwendet.

Das Prozessergebnis ist von den Konzentrationen der eingesetzten Chemikalien abhängig. Diese werden während des Prozesses aber kontinuierlich verbraucht, während Reaktionsprodukte sich in der Prozesslösung anreichern. Eine optimale Prozessführung erfordert daher eine genaue Kenntnis der vorliegenden Konzentrationen. Bei der Auswahl geeigneter analytischer Verfahren sind neben einer hinreichenden Präzision auch Automatisierbarkeit, Investition und laufende Kosten zu berücksichtigen.
In unserem Photovoltaik-Technologie Evaluationscenter (PV-TEC) werden verschiedene Verfahren hinsichtlich ihrer Tauglichkeit für die Prozesskontrolle unter industriellen Bedingungen getestet. Titration und Ionenchromatographie werden für die automatisierte Bestimmung der Badkomponenten in sauren Texturbädern eingesetzt. Die Analyse der alkalischen Texturbäder wird mit Hilfe einer Säure-Base-Titration in Kombination mit der Messung der Grenzflächenspannung realisiert.
Ein besonderes Augenmerk wird auf die Verwendung der Nah-Infrarot (NIR) Spektroskopie gelegt. Durch Entwicklung einer angepassten Kalibriermethode konnte eine hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Konzentrationsbestimmung für dieses sehr schnelle und kostengünstige Messverfahren nachgewiesen werden.

Methoden und Ausstattung:

Zur nasschemischen Analyse verfügen wir insbesondere über folgende apparative Möglichkeiten:

Inline:

• Nahinfrarot (NIR) und UV-ViS-Spektroskopie
• Ionenchromatographie
• Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie (HPLC)
• Oberflächenspannung

Offline:

• Titration
• Ionenchromatographie
• Atomabsorptionsspektroskopie (AAS)
• Optische Emissionspektroskopie (ICP-OES)
• Voltammetrie