QsPV – Sonnensimulator
Entwicklung eines LED-basierten Verfahrens für die
Qualitätssicherung in Photovoltaik-Applikationen
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Im Projekt QsPV forschen und entwickeln wir gemeinsam mit dem Leibnitz IPHT in Jena an einem inline-fähigen Verfahren für Solarzellen: Mit dem Ausbau der Produktionskapazitäten für Solarzellen steigt der Bedarf an Verfahren zur Qualitätssicherung. Um Ausschussraten gering zu halten, sind besonders solche Verfahren vorteilhaft die bereits während des Produktionsprozess die Qualität der einzelnen Prozessschritte überwachen können.
Hintergrund
In der Solarindustrie ist es üblich, die Qualität von Solarzellen und Solarmodulen mit einem Sonnensimulator zu überprüfen. Dazu wird unter einer sonnenähnlichen Beleuchtung der auf das Sonnenspektrum bezogene Wirkungsgrad der Solarzelle ermittelt. Ein zweites übliches Verfahren zur Qualitätssicherung ist die Messung der externen Quanteneffizienz (EQE) auf Basis eines Monochromators, welche eine Aussage über den wellenlängenabhängigen Wirkungsgrad der Solarzelle liefert.
Die Messung des auf das Sonnenspektrum bezogenen Wirkungsgrads ist ein schnelles und damit für Inline-Produktionstest nutzbares Verfahren. Das deutlich langsamere und aufwändigere Messverfahren zur Ermittlung des wellenlängenabhängigen Wirkungsgrads liefert detailliertere Informationen und Hinweise auf Prozessfehler, wie eine falsche Dotierung oder Schichtdicke.
Unsere praktischen Schwerpunkte im Projekt sind die Entwicklung eines Multikanal-LED-Treibers mit hoch präziser Stromeinstellung, sowie die Rekonstruktion der EQE von Solarzellen aus U-I-Kennlinien.
Verfahrensentwicklung: In dem Projekt werden beide Messverfahren zu einer schnellen Messung der EQE von Solarzellen kombiniert und somit ein Inline-fähiges Qualitätssicherungstool für die Solarindustrie entwickelt werden.
Elektronikentwicklung: Dazu werden ca. 30 Leds ausgewählt, deren kombiniertes Spektrum den Anforderungen an einen herkömmlichen Sonnensimulator genügen. Für diese LEDs wird ein Multikanal-LED-treiber entwickelt. Zusammen mit einer Messelektronik zur Aufnahme einer U-I-Kennlinie ergibt sich eine Messplattform für das angestrebte Messsystem.
Modellbildung: Mit Hilfe einer mathematischen Modellbildung wird aus den Daten mehrerer U-I-Kennlinien der Solarzelle für die Beleuchtung mit unterschiedlichen Spektren die EQE der Solarzelle rekonstruiert.
Gesamtaufbau: Konstruktion, Fertigung und Montage des Demonstrators.
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