Dünnschicht-PV: Mikroanalytik und Laserstrukturierung

Fehlerdiagnostik und nanoskopische Untersuchungen an Dünnschicht-Solarmodulen erfordern extrem hochauflösende Analytik. Für die Prozess- und Materialbewertung in der Dünnschicht-Photovoltaik (CdTe, CIGS, Si, OPV) werden elektrische, optische und mikrostruktur-analytische Verfahren kontinuierlich weiterentwickelt. 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.  

Partner aus der PV-Industrie, Anlagenbetreiber und Equipmenthersteller definieren die F&E-Aufgabenstellungen. Mit elektro-optischen Lokalisierungs- und Präparationstechniken und materialwissenschaftlicher Analytik lassen sich Defektursachen in kürzester Zeit bis in atomare Dimensionen aufklären. Auf der Basis eines grundlegendens Verständnisses der Prozessbedingungen und der resultierenden elektrischen Materialeigenschaften entwickelt das Team Dünnschichtcharakterisierung Vorschläge zur »in line«-Diagnostik.

Leistungen

  • Defektdiagnostik in der Dünnschicht-PV: Lokalisierung, Zielpräparation und Mikrostrukturanalyse
  • Elementanalytik im Schichtstapel: Quantitative Tiefenprofilanalysen mit TOFSIMS, XPS, TEM
  • Laserstrukturierung und Auftragsbeschichtung (TCOs, Rückkontakte)
  • Elektrische Mikrocharakterisierung
  • Optische Simulation/Charakterisierung

Beispiele

Defektdiagnostik

Elektrooptische Verfahren und REM/EBIC
© Fraunhofer CSP
Elektrooptische Verfahren und REM/EBIC (a) helfen Defekte und Verunreinigungen in Dünnschicht-Solarzellen zu lokalisieren. Durch Zielpräparationsverfahren lassen sich vergrabene Defekte im Schichtaufbau auffinden (b) und Rückschlüsse auf Prozessfehler ziehen.

Defektdiagnostik in kristallinen Si-Dünnschichten

Defekte und Verunreinigungen in Dünnschicht-Solarzellen werden mit elektrooptischen Verfahren und REM/EBIC (a) lokalisiert. Durch Zielpräparationsverfahren lassen sich vergrabene Defekte im Schichtaufbau auffinden (b), die Rückschlüsse auf Fehler im Prozess erlauben. Weiterführende elementanalytische Verfahren wie ToF-SIMS, XPS, TEM/EDX helfen bei der Klassifizierung von verschiedenen Defekttypen.