c-Si-Defektdiagnostik vom Modul bis zum Atom

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

Wir bieten umfassende Strukturanalytik für Kunden aus der Silizium-Photovoltaik-Branche. 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. Basierend darauf liefert die Defektdiagnose als ein weiterer Schwerpunkt präzise Aussagen über die Eigenschaften von Defekten, Materialalterung und -versagen – bei komplexen Fragestellungen bis hin zur atomaren Auflösung. Erfolgreich erprobte beschleunigte Testverfahren aus dem Labor entwickeln wir mit unseren Kunden bis hin zu industrietauglichen Prüfgeräten weiter.
 
Unseren Kunden stehen wir sowohl für einfache Dienstleistungen als auch für umfassendere diagnostische Problemlösungen zur Verfügung.

Leistungen

  • Hochauflösende Mikrostrukturaufklärung bzgl. Aufbau und Zusammensetzung
  • Prozessbegleitende Strukturanalytik
  • Defektdiagnostik in der Silizium-Photovoltaik
  • Entwicklung von Prüfverfahren

Beispiele

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PID-Solarzellentester.

Beschleunigtes Testverfahren: PID-Solarzelltest

Wir entwickelten einen PID-Test, der ohne die aufwändige Herstellung von Modulverbünden und Klimakammern auskommt. Zu testende Solarzellen werden hierbei mit einer aufgelegten Elektrode der Hochspannungsbelastung ausgesetzt. Dieses patentierte Schnelltestverfahren erlaubt eine quantitative PID-Prüfung nach SEMI Standard PV75-1016. Zudem ist eine einfache Präparation degradierter Solarzellenoberflächen verfügbar, die für die analytische Untersuchung der verschiedenen PID-Mechanismen notwendig ist.

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Quantitative Bewertung von Defekten des Rückkontakts einer PERC Solarzelle.

Fehlerdiagnostik

Zeigen Solarmodule oder Solarzellen Fehlerbilder auf, sind deren Ursachen oft auf mikroskopisch kleine Strukturen zurückzuführen. Produktionsnahe Qualitätsprüfungsmethoden eignen sich nur begrenzt zu deren Aufklärung. Im Team c-Si Defektdiagnostik schließen wir über eine geschlossene Analysekette für die exakte Lokalisation und Charakterisierung vom Solarmodul bis hin zur mikroskopisch kleinen Struktur einer repräsentativen Position an die produktionsnahen Methoden an. Es werden kundenspezifisch gezielt Ursachen und Lösungsvorschläge zur Defektvermeidung erarbeitet. Ein deutlicher Vorteil ergibt sich dabei aus der strukturell-chemischen, elektrischen und thermischen Bewertung, die korrelativ, d.h. für genau ein und dieselbe Messposition, zu einer vollständigen Charakterisierung zusammengeführt werden kann.

Infoblatt PERC

Infoblatt Solarmodulprüfung

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Dank der hochauflösenden TEM-Analyse lassen sich funktionale Schichten bewerten und vorliegende Defekte identifizieren.

Ultra-hochauflösende Analytik

Neue und innovative Solarzellkonzepte oder Modulmaterialien erlauben durch mikrostrukturierte Bereiche (wie z.B. bei PERC Solarzellen) oder funktionalisierte dünne Schichten deutliche Steigerungen in der Effizienz und Qualität. Für die Charakterisierung und Bewertung kleiner Strukturen setzen wir modernste Präparations- und hochauflösende Analysetechniken ein. Diese liefern Informationen zu lokalen strukturellen, chemischen sowie auch elektrischen Eigenschaften. Damit unterstützen wir unsere Kunden bei der Forschung und Entwicklung, der Qualitätssicherung sowie der Identifikation potentieller und vorliegender Fehler und Defekte. In enger Kooperation entwickeln und optimieren wir außerdem kundenspezifische Techniken und Lösungen.

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Visualisierung von Struktur (blau) und pn-Übergang (rot) am Querschnitt einer Siliziumsolarzelle durch die REM / EBIC Messung.

Bei der Analyse von Siliziumsolarzellen, -modulen und -wafern kommen Methoden der Defektdiagnostik zum Einsatz. Durch die Zielpräparation z.B. mittels Focussed Ion Beam (FIB) können gezielt Defektbereiche präpariert und untersucht werden. Die Kombination der strukturellen Analyse mit elektrischen Verfahren ermöglicht eine direkte Zuordnung elektrischer und struktureller Eigenschaften und somit die Aufklärung von Defektursachen auf der mikrostrukturellen Skala.

Zielpräparation bei PID-s