Photovoltaik Labor

IAP | Photovoltaik Labor

Das Institut für Angewandte Physik betreibt gemeinsam mit dem Institut für Experimentelle Physik das Photovoltaik Labor an der TU Freiberg. Die Charakterisierung von Alterungseffekten an Solarzellen, aber auch an Lebensdauerproben und kleinen Solarmodulen stellt die Kernkompetenz des Instituts für Angewandte Physik im Bereich der Photovoltaik dar.

Die Alterung in Zusammenhang mit klimatischen Wechselbelastungen kann mit Hilfe einer Klimakammer z.B. nach IEC 61215 Kriterien nachgestellt, aber auch in weiten Bereichen individuell angepasst werden. Zusätzlich ist während der Testzyklen eine in-situ IV-Messung mehrerer Proben möglich. Durch die Analyse der Dunkelkennlinien von Solarmodulen kann der Degradationsverlauf im Detail direkt während der Alterung bestimmt werden. Zusätzlich steht ein AM1.5 Dauerlicht Sonnensimulator zur Verfügung um zyklische Analysen unter reproduzierbaren Bedingungen durchzuführen.

Die detaillierte Analyse von Widerstandsänderungen in Metallschichten und –kontakten kann durch den flexibel einsetzbaren Wafer-Prober des elektrischen Labors erweitert werden.

Die Alterung von Solarzellen und –wafern bezüglich Defektbildung und –ausheilung in Silizium kann über den speziell darauf ausgelegten Messplatz bestehend aus einer Präzisionsheizplatte (20 – 250°C) und einer Hochleistungs-LED-Beleuchtung (0.015 – 1 suns) durchgeführt werden. Der Einfluss von induzierten Ladungsträgern in Kombination mit erhöhter Temperatur erlaubt daher die Untersuchung des Einflusses des Bor-Sauerstoff-Defektes, sowie des LeTID Effekts. Die Analyse von Solarzellen erfolgt während der Degradation durch in-situ Messungen von Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom, sowie die zyklische Messung der IV-Kennlinie der Solarzelle. Lebensdauerproben werden hingegen mit Hilfe der QSSPC bzw. MDP während der Degradationsdauer zyklisch analysiert. Für die Charakterisierung des Einflusses der Passivierschichten kann auf die CV-Expertise des elektrischen Labors in Hinsicht auf die Bestimmung von festen Ladungen und der Grenzflächenzustandsdichte der Passivierschichten zurückgegriffen werden.

Ausrüstung

  • Sinton Instruments QSSPC für Bestimmung der Ladungsträgerlebensdauer
  • Freiberg Instruments MDPmap (PL-Labor) für die ortsaufgelöste Bestimmung der Ladungsträgerlebensdauer
  • Sinton Instruments SunsVoc - Serienwiderstandsfreie Bestimmung der IV-Kennlinie von Solarzellen
  • Newport Oriel Sonnensimulator (AM1.5g, 1 suns) für IV-Kennlinienmessung von Solarzellen (Raumtemperatur bis 120°C), sowie der Dunkelkennlinie
  • 4-Spitzenmessplatz zur Bestimmung von Kontaktwiderständen (Zugriff auf Cascade S300, halbautomatischer Wafer-Prober bis 300 mm, Raumtemperatur bis 200°C)
  • Automatisierter Degradationsplatz für lichtinduzierte Degradation (0 – 1 Sonne) bei erhöhten Temperaturen (Präzisionsheizplatte „Präzitherm“ Raumtemperatur bis 250°C)
  • Klimaprüfschrank ESPEC SH-642 für IEC-Normtests für PV-Module (Temperatur: -40 bis 160°C, rel. Luftfeuchte: 30% bis 95%) – Kammervolumen: 64 l (40 x 40 cm)
  • Keithley 2601 707 für in-situ IV Charakterisierung während der Testzyklen

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