Werkstoffen zuhören – Materialcharakterisierung mit Ultraschall

Hintergrund, Motivation und Ziele

Die Zuverlässigkeit von Photovoltaikmodulen ist für deren Wirtschaftlichkeit ein essentieller Faktor. Die immer weiterführenden Kostensenkungen führen zu höheren Ansprüchen an die einzelnen Werkstoffe und Modulkomponenten, denn trotz höherer Einsparungen müssen diese den im Betrieb auftretenden Belastungen standhalten. Aus diesem Grunde gewinnen günstige und vorzugsweise zerstörungsfreie Prüfmethoden immer mehr an Bedeutung, denn diese erlauben es die Qualität im immer enger werdenden Herstellungsprozessfenster zu überwachen.

Beitrag und Methoden

In aktuellen Untersuchungen werden Ultraschallprüfmethoden verwendet um Solarzellenverbinder mechanisch zu charakterisieren. Die auf diese Weise erhaltenen Ergebnisse werden mit Mikrostrukturuntersuchungen (EBSD) und zerstörender Werkstoffprüfungsmethoden (Zugversuch) verglichen. Die Frequenzabhängigkeit der effektiven Schallgeschwindigkeit im zu untersuchenden Werkstoff wird genutzt um die elastischen Eigenschaften (Elastizitätsmodul und Poissonzahl) zu bestimmen.  Über Dämpfungsmessungen werden Aussagen über die Korngrößenverteilung und die Fließspannung gewonnen. Akustoelastische Effekte werden genutzt um die Mikrostruktur des Werkstoffes noch genauer zu beschreiben.  Mit Hilfe dieser Messungen ist es nun möglich zerstörungsfrei die für die Verbinder- und Modulproduktion erforderlichen mechanischen Eigenschaften der Zellverbinder zu bestimmen. Diese Eigenschaften dienen als wertvolle Parameter für die Qualitätskontrolle der Verbinder.