Diagnostik und Metrologie Solarzellen

Solarenergie nutzen: Leistung, Langlebigkeit und Kosteneffizienz sind die entscheidenden Kennwerte für alle Technologien zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht. Gemeinsam mit industriellen Auftraggebern sowie  Partnern in Forschung und Entwicklung arbeitet die Gruppe »Diagnostik und Metrologie Solarzellen« an diesen Themen mit einem Fokus auf der Photovoltaik (PV) und künstlichen Photosynthese (PEC).

Das Team »Elektrische Charakterisierung« mit den Schwerpunkten Metrologie und Data Science ist dabei eng verbunden mit dem Team »c-Si Defektdiagnostik« mit Schwerpunkten in der mikrostrukturelle Materialanalytik und dem IP-Schutz. Dabei setzen sie Maßstäbe in der anwendungsnahen Messtechnik, Datenanalytik von Produktions- und Labordaten sowie Schadens- und IP-Verletzungsanalysen.

Dafür steht ein breites Spektrum materialwissenschaftlicher Methoden zur Verfügung – von einer industriellen Lab-to-Fab Metrologieplattform für die Erforschung von In-Line-Charakterisierungsmehoden bis hin zur atomaren Mikrostruktur- und Dünnschichtdiagnostik. Darüber hinaus werden in internationalen Kooperationen neue Schichtsysteme und Laserstrukturierungen für die Solarzellen der nächsten Generation entwickelt.

 

Wir bieten:

  • Indoor- und Outdoor Testplattformen für PV- und PEC-Anwendungen, z.B. Bill-of-Materials-Tester
  • Softwarelösungen zur Datenanalytik, z.B. die Statistical Multi-Image Analysis Software StaMIA
  • Mikrostrukturdiagnostik an komplexen Schichstapeln, z.B. für Tandemsolarzellen

 

Labor- und Produktionsmesstechnik

 

Datenanalytik, Scientific Software Development

 

Hochaufgelöste Schichtcharakterisierung

 

Schutz geistigen Eigentums (IP-Schutz)

 

Funktionale Gläser

Siliziumfilter und Analytik für die Mikro- und Nanoplastik

Lab-to-Fab-Plattform

© Fraunhofer CSP
Die am Fraunhofer CSP vorhandene Mess- und Klassifizierungsplattform »MK4« bietet Prozess- und Datenanalytik für die Hochleistungs-Photovoltaik-Produktion.

Elektrische und optische Charakterisierung

Sonnensimulator WaveLabs Sinus-220
© Fraunhofer CSP
Mit dem Sonnensimulator WaveLabs Sinus-220 sind wir in der Lage, die Stromausbeute bei verschiedenen Lichtwellenlängen zu messen.
  • Injektionsabhängige Ladungsträgerlebensdauer (Si-Block, Wafer)
  • Ladungsträgerlebensdauer-Mapping (Si-Block, Wafer)
  • Leitfähigkeitsmessungen (4-Punkt-Methode, Wirbelstrommethode)
  • Ortsaufgelöste Elektrolumineszenz (Zellen, Minimodulen)
  • Ortsaufgelöste Photolumineszenz (Si-Block, Wafer, Zelle, Minimodul)
  • Ortsaufgelöste Lock-In-Thermographie (Zellen, Minimodule)
  • Licht-induzierter lokaler Strom LBIC (Zellen, Minimodule)
  • Interne und externe Quanteneffizienz (Zellen, Minimodule)
  • Charakterisierung von Passivierungsschichten
  • Dotierprofile basierend auf Leitfähigkeitsmessungen
  • I-V-Kennlinien und Parameterbestimmung (Zellen, Minimodule)
  • Sonnensimulator (LED-Leuchteinheit, Xenon-Leuchteinheit)

Defektdiagnostik und Dünnschichtcharakterisierung

UHV-Kammer des ToF-SIMS
© Fraunhofer CSP
In der UHV-Kammer des ToF-SIMS wird mit Hilfe von Ionensputterquellen die chemische Zusammensetzung einer Probe bestimmt.

 

  • Metallographie, ionen- und laserstrahlbasierte Präparationstechnik
  • ns-Laserstrukturierung (1064 nm, 566 nm, 355 nm)
  • Inkjet-Printing
  • Lichtmikroskopie (sichtbar, NIR, Modulmikroskopie)
  • Elektrolumineszenz-Mikroskopie (µ-EL)
  • Lock-in Thermographie (DLIT)
  • Laser-Scanning-Mikroskopie (LSM)
  • Analytische Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit EDX, EBSD, EBIC
  • Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
  • Fokussierte Ionenstrahlanlagen (FIB)
  • Flugzeitsekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS)
  • Röntgen-Photoelektronenspektrometrie (XPS)
  • Rastersondenmikroskopie (AFM)
  • Elektrische Mikrosondencharakterisierung
  • Ultraschallmikroskopie (SAM)

Geräte- und Sensorbau

Prüfgerät PIDcon
© Fraunhofer CSP
Mit dem Prüfgerät PIDcon lässt sich die Potenzial-induzierte Degradation (PID) schon auf Solarzellenebene nachweisen.