Spektroskopisches Ellipsometer SENperc PV für die Qualitätskontrolle in der Solarzellen­produktion

Für die Photovoltaik als wichtigem Sektor der erneuerbaren Energien ist die Effizienz einzelner Solarzellen ein entscheidendes Kriterium. Mit den so genannten PERC-Zellen (Passivated Emitter Rear Cell) konnte die Effizienz der Zellen unter Laborbedingungen um mehr als 20% erhöht werden. PERC-Zellen bestehen aus mehreren Schichten, deren Eigenschaften und gegenseitige Wechselbeziehungen die Ausbeute erhöhen. Das funktioniert aber in der Praxis nur dann, wenn bei der Produktion dieser Schichtstrukturen eine hervorragende Qualität erzielt und sichergestellt werden kann.

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Dafür sind genaue und zuverlässige Messverfahren und -technologien nötig. Die sollen aber andererseits nicht langwierig und umständlich oder nur durch hoch spezialisiertes Fachpersonal durchzuführen sein. Mit ihrer Innovation „Spektroskopisches Ellipsometer SENperc PV für die Qualitätskontrolle in der Solarzellenproduktion“ hat die SENTECH Instruments GmbH eine exakte und wirtschaftliche Lösung.

Für das neue Instrument SENperc PV hat das Unternehmen die Messmethodik gewissermaßen auf den Kopf gestellt. Das Messgerät basiert auf einem spektroskopischen Ellipsometer und misst mithilfe von polarisiertem Licht Schichtdicke sowie Brechungsindex. Das Problem bei der Qualitätskontrolle der Mehrschichtzellen ist, dass die Schichten mit deutlich unter 1% eine extrem geringe Reflektivität haben. Es braucht also eine sehr starke Lichtquelle, zusätzliche Sammeloptiken und einen sehr sensiblen Detektor, damit das Licht, das von den Schichten sehr schwach reflektiert wird, auch wieder „eingefangen“ werden kann. Zudem muss Umgebungslicht möglichst eliminiert werden. Daher wurde die gesamte Messbox umgedreht und hat nun an der Oberseite einen schmalen (abdeckbaren) Probeschlitz. Auf den werden die Mehrschichtzellen gelegt und gemessen. Eine eigens entwickelte Spezialsoftware bringt das Ganze zum Laufen und garantiert zuverlässige Messergebnisse.

Für eine grundlegende Komponente der Gesamtlösung wurde ein Patent angemeldet. Ein erster Prototyp des SENperc PV ist bereits bei einem Solarzellenhersteller im Probebetrieb. Mit Hilfe der Innovation kann das Unternehmen seine bisher 60 Arbeitsplätze sichern und plant in den kommenden Jahren die Schaffung fünf neuer Arbeitsplätze.

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