Ursachenaufklärung neuer Defekte an PERC-Solarzellen

© Foto Fraunhofer CSP

Rückseitenkontaktbewertung am Beispiel einer (a) zerstörungsfreier elektrischer sowie struktureller Void-Prüfung sowie einer (b) mikrostruktureller Analyse (kolorierte Abbildung).

Silizium Solarzellen mit einer vollflächigen Aluminium-Rückkontakt, welche derzeit den größten Marktanteil haben, werden in wenigen Jahren durch die PERC-Technologie ersetzt werden. Bei dieser Technologie wird die Effizienz der Solarzellen deutlich gesteigert, in dem der Aluminium-Rückkontakt nicht vollflächig sondern lokal vorliegt und somit eine Passivierung der Rückseite ermöglicht. Der veränderte Aufbau hat zur Folge, dass grundsätzlich neue Fehlerbilder für diesen Zelltyp ergeben und sich damit die Kriterien zur Qualitätsbewertung gegenüber den aktuellen Standardsolarzellen verändern. Das betrifft sowohl Fehler, die direkt in der Produktion auftreten, wie z.B. unvollständige Verfüllung der Rückkontakte, sogenannte „PERC-Voids“. Aber auch die Langzeitstabilität kann durch neue Degradationsmechanismen beeinträchtigt sein, z.B. durch licht-induzierte Degradation an multi-kristallinen PERC-Solarzellen. Zur Ursachenaufklärung dieser Defekte werden am Fraunhofer CSP elektrische und mikrostrukturelle Charakterisierungstechniken kombiniert und dadurch Prüfmethoden zur zuverlässigen Bewertung von PERC-Zellen ermöglicht.

Für die Prüfung „Voids“ in einer Solarzelle sind Verfahren für den schnellen und zerstörungsfreien Nachweis erfolgreich getestet worden. Mit diesen Verfahren, können „voids“ hinsichtlich ihrer Häufigkeit und ihrer elektrische Verluste quantifiziert werden. Weiterhin wurde ein Verfahren entwickelt, wodurch sich der betroffene Rückkontakt hinsichtlich der Verteilung seines lokalen Back-Surface Fields (BSF) über große Bereiche abbilden lässt. Das BSF ist für eine verlustarme Passivierung des Kontakts notwendig, kann aber durch „Voids“ degradieren.

Neben den produktionsbedingten Fehlern an PERC Solarzellen ist auch die Langzeitstabilität unter realistischen Umwelteinflüssen entscheidend. Am Fraunhofer CSP wurde ein Verfahren zur schnellen Bewertung licht-induzierter Degradation entwickelt und zum Patent angemeldet. Damit lässt sich die Dynamik der verschiedenen Phasen von Degradations- und Regenrationsprozessen quantifizieren und es lassen sich somit Aussagen über die Langzeitstabilität von Solarzellen ableiten.

Weitere Informationen:

[1] S. Großer, M. Werner, C. Hagendorf; Microstructure of Void Formation Stages at Local Rear Contacts, Energy Procedia 77 (2015) 701 - 706

[2] S. Großer, S. Eiternick, M. Turek;Non-Destructive Characterization and Microscopic Properties of Rear Contact Voids in PERC Cells, 31st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (2015) ISBN 3-936338-39-6