Degradationstest für PERC-Zellen

Dieses Gerät, LID Scope, prüft die Leistungs­einbußen einer Solar­zelle durch Degra­dation. (Bild: LayTec)

Dieses Gerät, LID Scope, prüft die Leistungseinbußen einer Solarzelle durch Degradation. (Bild: LayTec)

Die PERC-Technologie ist der Senkrecht­starter in der Photo­voltaik: PERC-Solar­zellen, deren Rückseite passiviert ist, haben eine signifikant höheren Wirkungs­grad als Standard­zellen und gewinnen weiter Marktanteile. Eine Heraus­forderung stellt sich bei PERC-Modulen aus multi­kristallinem Silizium allerdings: Es treten Leistungs­einbußen durch licht­induzierte Degra­dation LID auf. Die Berliner Firma LayTec stellt mit LID Scope nun ein Gerät vor, das eine einfache, schnelle und flexible Qualitäts­kontrolle für diesen Effekt schon auf Zellebene ermöglicht. Entwickelt wurde die Technologie am Fraunhofer-Center für Silizium-Photo­voltaik CSP in Halle.

Wenn die Solarzellen erstmals mit Licht bestrahlt werden, entstehen unter erhöhter Temperatur sogenannte rekom­binations­aktive Defekte im Silizium­material. Der Effekt wird in der Fach­literatur als LeTID bezeichnet – light and elevated temperature induced degradation. Dadurch wird die Leistungs­fähigkeit der Solarmodule reduziert. Die Verluste können 10 bis 15 % betragen, danach stabilisiert sich der Wirkungsgrad auf niedrigerem Niveau.

Bisher kannte man diesen Effekt nur von Solar­zellen aus mono­kristallinen Silizium­materialien. Durch die Passi­vierung im Zuge der PERC-Technologie tritt er allerdings auch bei Zellen aus multikristallinem Silizium auf. „Der genaue Ablauf und die Ursache dieses Prozesses ist noch ungeklärt. Wir wissen aber, dass die einzelne Zelle betroffen ist und dass der Verlust im Silizium­material auftritt. Sonnen­einstrahlung und Temperatur sind als entscheidende Faktoren identifiziert. Diese Erkenntnisse haben wir genutzt, um einen Test zu entwickeln, der das Ausmaß der Degradation präzise, schnell und repro­duzierbar anzeigt“, sagt Dominik Lausch vom Fraunhofer CSP, einer Gemeinschafts­einrichtung des Fraunhofer ISE in Freiburg und des Fraunhofer IMWS in Halle.

Durch das Anlegen von Strom an die Zelle wird dabei die Sonnen­einstrahlung simuliert, denn letztlich sind es die Ladungs­träger, die für LID entscheidend sind. Dadurch wird eine hohe Genauigkeit und Dynamik erreicht, denn Strom ist einfach, präzise und repro­duzierbar zu kontrollieren. Die Degradation kann in Echtzeit beobachtet werden, auch beschleunigte Tests sind durch Erhöhen der Temperatur und Injektion möglich. So kann schon nach fünf Minuten ein Ergebnis vorliegen.

Aus dem bereits zum Patent angemeldeten Verfahren hat die Berliner Firma LayTec als Lizenz­nehmer das Gerät LID Scope entwickelt. „Die Hersteller, die in den Ausbau der PERC-Techno­logie investieren wollen, brauchen verlässliche Angaben darüber, in welchem Ausmaß ihre Zellen von LID betroffen sind. Mit LID Scope ist das in einem einfachen, flexiblen und standar­disierten Verfahren direkt in der Fertigung möglich. Das bedeutet eine enorme Erleichterung für die Qualitäts­kontrolle und hilft, zuver­lässige Aussagen über die zu erwartenden Erträge zu machen“, sagt Tobias Schenk, Geschäftsführer der LayTec in-line GmbH. Ein weiterer Vorteil: Der Test ist schon auf Zellebene möglich, bisher konnten nur komplette Module auf LID untersucht werden.

Auch am Fraunhofer CSP in Halle wird ein LID Scope verfügbar sein. „Wir können damit eine Verlust­messung in situ anbieten, was ein enormer Vorteil ist – auch, um den Ablauf der Degradation besser zu verstehen. Bei der Potenzial-induzierten Degra­dation PID waren wir am CSP es, die den zugrunde­liegenden Prozess aufgeklärt haben. Ich bin guter Dinge, dass das bei LID auch bald gelingen kann“, sagt Lausch. (Quelle: Fh. IMWS)

Links: Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP, Halle • LayTec AG, Berlin

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