Solarzellenanalyse und -qualifizierung

Die Steigerung der Leistungsfähigkeit industriell hergestellter Solarzellen hat inzwischen zu Umwandlungswirkungsgraden geführt, die vor wenigen Jahren noch nicht für realisierbar gehalten wurden. Ermöglicht hat diese enorme Entwicklungsleistung die enge Verzahnung der Analyse leistungsbegrenzender Faktoren und der Entwicklung technologischer Verbesserungen, die gezielt diese Schwelle der Leistungsbegrenzung immer weiter nach oben verschieben. Basierend auf unserer langjährigen Erfahrung auf dem Gebiet der Solarzellenphysik und dem Einsatz und der ständigen Weiterentwicklung neuester Mess- und Auswertemethoden konnten wir am Fraunhofer ISE einen wichtigen Beitrag zu dieser Entwicklung leisten.

Unsere umfassende Erfahrung mit der Analyse von Solarzellen stellen wir Ihnen zur weiteren Verbesserung ihrer bestehenden Technologie, aber insbesondere auch begleitend zur Entwicklung neuer Prozessschritte zur Verfügung. Für die Solarzellenanalyse führen wir von detaillierten Einzelanalysen einschließlich Rückbezug auf das Ausgangsmaterial und Solarzellenvorstufen, bis zur Untersuchung größerer Stückzahlen im PV-TEC vielfältige Untersuchungen für Sie durch. Ihr Ansprechpartner stellt nach Ihrem Bedarf die verschiedenen Leistungen zusammen und koordiniert Bearbeitung und Ergebnisbericht.


Weiterhin messen wir in unserem CalLab PV Cells, einer nach ISO17025 als Kalibrierlabor für Solarzellen akkreditierten Einrichtung, die Strom-Spannungs-Kennlinie und die spektrale Empfindlichkeit der meisten Solarzellentypen mit hoher Genauigkeit rückführbar auf SI-Einheiten.

Methoden und Ausstattung#

 

Zur Solarzellenanalyse und zur unterstützenden Analyse von Ausgangsmaterial und Vorstufen verfügen wir insbesondere über folgende apparative Möglichkeiten:

  • IV-Kennlinien unter Beleuchtung und im Dunkeln
  • Auswertung auf globalem Serien- und Parallelwiderstand, Dunkelströme, Idealitätsfaktoren
  • Lokale und großflächige Quanteneffizienzmessung (EQE)
  • Spektrale Reflexion und lokale interne Quantenausbeute (IQE)
  • SunsVoc Kennlinienmessung
  • Stromtopographie (LBIC) und Diffusionslängentopographien (SR-LBIC)
  • REM-Analyse: Rekombinationsaktivität (EBIC), Kristallorientierung und Korngrenzen-Klassifizierung (EBSD), Chemische Zusammensetzung (EDX), Lumineszenz (CL)
  • Photolumineszenz-Imaging (PL am Wafer)
    • Versetzungsdichte-Topographien am as-cut Wafer
    • Lebensdauer-Topographien
    • Topgraphie der Eisen- und Chromverteilung
  • Fourierspektroskopie: Sauerstoff- /Kohlenstoffanalyse
  • Hall-Messungen
  • Chemische Analyse auf Metalle und Dotierstoffe (ICP-OES, AAS)
  • Lebensdauermessung (QSSPC)
  • Lebensdauertopographien (MWPCD, CDI, PL)
  • Schichtwiderstandstopographien (4-Spitzen, SRI)
  • Dotierprofile (Stripping-Hall)
  • Ellipsometrie (Einwellenlängen-, Spektral-)
  • Mikroskopie
  • 3D-Profilometrie (Konfokalmikroskopie, Laserprofilometrie)
  • Photolumineszenz- / Elektrolumineszenz-Imaging (PL/EL an Solarzelle)
    • Serienwiderstands-Topgraphien
    • Dunkelstrom-Topographien
    • Emitterschichtwiderstands-Topographien
    • Mikroriss-Analyse
  • Thermographie-Imaging (ILIT, DLIT): Shunt-Analyse, Durchbruchverhalten
  • Kontaktwiderstandstopographie
  • Metallisierungswiderstandsmessung (TLM)
  • Simulation von Temperaturprozessen mit Sentaurus

 

Mit unseren für den In-Line Betrieb ausgelegten Messmöglichkeiten können wir auch größere Stückzahlen untersuchen:

  • Wafereingangskontrolle
    • Geometriekontrolle (SW-Vision)
    • Ausbruchkontrolle (SW-Vision)
    • Waferdicke und Dickentopographie
    • Analyse auf Mikrorissen und Ausscheidungen (IR-Durchlicht)
  • Basis- und Emitterschichtwiderstand (induktive Schichtwiderstandsmessung)
  • Lebensdauermessung (QSSPC)
  • Texturkontrolle
  • Schichtdicken- und Schichthomogenitätskontrolle (Farb-Vision)
  • Solarzellenausgangskontrolle
    • IV-Kennlinienmessung (hell, dunkel, SunsVoc)
    • Metallisierungswiderstände
    • Farbkontrolle
    • Druckbildkontrolle