Verbessertes Messsystem für Dünnschichtmodule

Im Rahmen eines dreijährigen Forschungsvorhabens entwickelt das Fraunhofer CSP ein neuartiges Messverfahren, mit dem es möglich ist, großflächig und zerstörungsfrei die Schichteigenschaften von Dünnschichtmodulen zuverlässig zu bewerten.

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Smarte Filteranlage ermöglicht die Analyse von Mikroplastik im Wasser

Am Fraunhofer CSP wurde eine Silizium-Filteranlage entwickelt, die die Untersuchung von Gewässern auf Mikroplastik erleichtert.

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Wie beständig sind Solarglasbeschichtungen?

Die regelmäßige Reinigung von PV-Modulen kann Glasoberflächen und Glasbeschichtungen beschädigen. Im Rahmen einer Studie hat das Fraunhofer CSP nun das Schadenspotenzial der Reinigung von Solarglas untersucht.

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Neue Materialien für Dünnschichtsolarmodule

Dünnschicht-Solarmodule auf Basis von Cadmiumtellurid (CdTe) verbinden hohen Wirkungsgrad mit niedrigeren Herstellungskosten. Damit das nicht nur im Labor, sondern auch im Industriemaßstab funktioniert, kooperieren Fraunhofer CSP und Calyxo in einem neuen Projekt.

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Diagnostik und Metrologie

Leistung, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz sind die entscheidenden Kennwerte für die perfekte Solarzelle. Gemeinsam mit industriellen Auftraggebern sowie  Partnern in Forschung und Entwicklung arbeitet die Gruppe »Diagnostik und Metrologie« an diesen Themen. Die Teams »Elektrische Charakterisierung«, »c-Si Defektdiagnostik« und »Dünnschichtcharakterisierung« setzen Maßstäbe in der Qualitätssicherung und Schadensanalyse der Photovoltaik. Dafür steht ein breites Spektrum materialwissenschaftlicher Methoden zur Verfügung – von der Spurenelementanalytik über die Quanteneffizienz bis hin zur atomaren Mikrostrukturdiagnostik.

Forschungsaktivitäten reichen von der Charakterisierung des kristallisierten Solarsiliziums bis zur mikrostrukturbasierten Defektdiagnostik für die Dünnschicht-Photovoltaikindustrie. Darüber hinaus werden in internationalen Kooperationen neue Schichtsysteme und Laserstrukturierungen für die Solarzellen der nächsten Generation entwickelt.

 

Wir bieten:

  • Schnelltestgeräte für Moduldefekte wie PID
  • Elektrische Charakterisierung von Solarzellen, Wafern und Blöcken
  • Mikrostrukturdiagnostik an kristallinen Solarzellen und Dünnschichtmodulen

 

c-Si-Defektdiagnostik vom Modul bis zum Atom

Alle Komponenten entlang der Wertschöpfungskette von der Solarzellenfertigung bis hin zum Modul lassen sich hinsichtlich Struktur und chemischer Zusammensetzung sowohl im Makroskopischen als auch im Mikroskopischen bis in den Nanometerbereich analysieren und stehen für unsere Kunden zur schnellen Material- und Qualitätsbewertung zur Verfügung.

 

Dünnschicht-PV: Mikroanalytik und Laser-
strukturierung

Die Zuverlässigkeit von Dünnschicht-Solarmodulen ermitteln wir anhand ortsaufgelöster Ertrags-/Verlustanalysen und Ursachenforschung an Ausfällen in Freifeld- und Laborinstallationen. Spezielle Teststrukturen entwerfen und fertigen wir mittels Laserstrukturierung und Beschichtungstechnik.

 

Oberflächen- und Schichtcharakterisierung

Die hohen Wirkungsgrade aktueller Solarzellen und Photovoltaikmodule beruhen in hohem Maße auf besonderen chemischen und elektronischen Eigenschaften dünner Schichten und Grenzflächen. Wir bieten hochaufgelöste und hochsensitive Schichtanalytik an allen Integrationsebenen von PV-Modulen zur Aufklärung ihrer morphologischen, chemischen, elektrischen und elektrischen Eigenschaften.

 

Elektrische
Charakterisierung

Hohe Effizienz und lange Lebensdauer sind zwei der zentralen Anforderungen an innovative Photovoltaikprodukte. 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.

Geräteentwicklungen

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

c-Si Defektdiagnostik

Defektanalyse am Lichtmikroskop
© Fraunhofer CSP
Mit dem Lichtmikroskop realisieren wir Defektanalysen an Modulen und kleinen Proben.

Präparation

  • Metallographie (Einbettverfahren, Schleifverfahren), ionen- und laserstrahlbasierte Präparationstechnik
  • Fokussierte Ionenstrahlanlagen (FIB)
  • ns-Laserstrukturierung (1064 nm, 566 nm, 355 nm)
  • Inkjet-Printing

Inspektion

  • Lichtmikroskopie an Modulen und kleinen Proben (VIS + NIR)
  • Elektrolumineszenz-Mikroskopie (EL)
  • Lock-in Thermographie (LIT)
  • Ultraschallmikroskopie (SAM)
  • Röntgen-Computer-Tomographie (CT)
  • Laser-Scanning-Mikroskopie (LSM)

Analytik

  • Analytische Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit EDX, EBSD, EBIC
  • Mikrostrukturelle elektrische Prüfung von Solarzellen (Lock-In EBIC, In-situ 4-Nadel-Probersystem für REM und Luft)
  • Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
  • Flugzeitsekundärionenmassenspektrometrie (TofSIMS)
  • Röntgen-Photoelektronenspektrometrie (XPS)
  • Rastersondenmikroskopie (AFM)

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)

Elektrische 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)

 

Verbessertes Messsystem für Dünnschichtmodule

 

Testgerät PIDcheck prüft Solarmodule im Feld auf PID

 

Fraunhofer CSP
entwickelt LID-Test für PERC-Zellen

 

Fraunhofer CSP setzt auf neue Generation von LED-Sonnensimulatoren

 

Bessere Simulation des Sonnenlichts

 

Fraunhofer CSP und LED‘s kooperieren:
WAVELABS entwickelt einen LED-basierten
Solarmodultester

 

Fraunhofer CSP und Freiberg Instruments entwickeln gemeinsam Testverfahren für PID

 

Fraunhofer CSP beim IQ-Innovationspreis geehrt

 

Mobiler PID-Check für Solarmodule in Singapur ausgezeichnet