Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSPHohe Effizienz und lange Lebensdauer sind zwei der zentralen Anforderungen an innovative Photovoltaikprodukte. Dafür müssen sowohl einzelne Modulkomponenten als auch komplette Module höchsten Ansprüchen genügen. Für die quantitative Bewertung kommen am Fraunhofer CSP innovative Labormessverfahren für Solarzellen und -module in Kombination mit statistischer Datenauswertung, Modellierung und numerischer Simulation zum Einsatz. Darüber hinaus ist die makroskopische Bewertung mittels orts- und spektralaufgelöster Messungen eine wesentliche Säule im Multi-Skalen-Ansatz zur Ursachenaufklärung von Defekten. Dabei werden makroskopische und mikroskopische Fehlerbilder mit produktionsnahen Leistungskennwerten verknüpft.
Unterschiedliche Lichteinflüsse auf Solarzellen lassen sich mit einem LED-Flasher modulieren (Fotocollage aus drei Messungen)
© Fraunhofer CSP
Elektrische Charakterisierung
Leistungen
- Leistungsbewertung und Verlustanalyse an Solarzellen und -modulen
- Ortsaufgelöste und spektrale Messverfahren zur Defektlokalisierung
- Entwicklung neuer Messverfahren und -geräte für die Photovoltaik
Beispiele
Ortsaufgelöste Verlustanalyse
Der Vergleich der lokalen Ladungsträgerdiffusionslängen vor und nach licht-induzierter Degradation erlaubt eine Klassifizierung der besonders anfälligen Bereiche einer Solarzelle.
Ortsaufgelöste Verlustanalyse an Zellen und Minimodulen
Zur Qualitätskontrolle und Prozessoptimierung ist eine detaillierte Verlustanalyse an Solarzellen und -modulen wichtig. Mittels bildgebender und spektralaufgelöster Verfahren können Verluste im Material, an den Passivierschichten oder den Kontakten voneinander getrennt und bis auf einige Mikrometer genau lokalisiert werden. Diese Informationen lassen sich mit den Leistungsparametern verknüpfen, so dass eine schnelle root-cause-analysis möglich ist und Entwicklungsprozesse signifikant beschleunigt werden können.
Zelldegradation
Im LID-Test zeigt sich, wie Degradationsmechanismen die Performance von Solarzellen und Modulkomponenten beeinträchtigen.
Die Qualität einer Solarzelle oder eines Moduls wird nicht nur durch die Ausgangsleistung nach der Produktion, sondern auch die langfristige Stabilität bestimmt. Unter Beleuchtung können Degradationsmechanismen die Performance von Solarzellen und Modulkomponenten beeinträchtigen. Die Quantifizierung der Langzeitstabilität unter Betriebsbedingungen ist für eine Produktqualifizierung somit unerlässlich. Die Aufklärung von Degradationsmechanismen und die Entwicklung neuer Methoden zu ihrer Vermeidung kann einen wesentlichen Kostenvorteil bei der Entwicklung neuer Technologien und Produkte bedeuten.
Schnelle Komponentenprüfung
Elektrische Charakterisierung eines Einzellen-Minimoduls.
Schnelle Komponentenprüfung für PV-Module
Die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit eines PV-Moduls basiert auf dem abgestimmten Zusammenspiel der einzelnen Modulkomponenten. Den Einfluss dieser Einzelkomponenten auf die Modul-Performance können wir durch angepasste Testverfahren und Testträger quantifizieren und somit die Entwicklungen neuer PV-Produkte beschleunigen und Entwicklungskosten senken helfen.
Innovative Messmethoden
Uniformitätstester für Lichtfelder.
Entwicklung von Messaufbauten und Prototypen für innovative Messmethoden
Begleitend zur Entwicklung neuer PV-Technologien müssen auch die Messverfahren kontinuierlich angepasst und neue Mess- und Test-Setups entwickelt werden. Dadurch lassen sich Entwicklungszeiten verkürzen und die Qualitätskontrolle in Produktionsprozessen optimieren. In der Messgeräteentwicklung unterstützen wir unserem Partner mit unserem Know-How in der Geräte- und Verfahrensentwicklung, bei der Geräteevaluierung sowie durch die gemeinsame Entwicklung von Konzepten für anwendungsnahe Charakterisierungsmethoden.