Beiträge zur lokalen Wirkungsgradanalyse an Solarzellen und Solarmodulen

Abstract

In dieser Arbeit wird eine Methodik erarbeitet, die eine hochortsaufgelöste Wirkungsgradanalyse inhomogener Solarzellen ermöglicht. Bildgebende Messverfahren dienen zur ortsaufgelösten Darstellung einzelner Verlustmechanismen. Eine zuverlässige Messung der Sperrsättigungsstromdichte J01 war bisher nur mit Lock-in Thermographie (LIT) möglich. Die LIT ist jedoch durch hohe Messzeiten und eine schlechte Ortsauflösung limitiert. Es werden zwei alternative Methoden entwickelt, die auf Lumineszenz-Messungen basieren und zu einer zuverlässigen J01-Verteilung mit hoher Ortsauflösung führen. Die Notwendigkeit einer Bildentfaltung von Lumineszenz-Aufnahmen wird diskutiert und eine Methodik zu Berechnung der korrekten Punktspreizfunktion erarbeitet. Eine zerstörungsfreie Methode zur Separation horizontaler und vertikaler Komponenten des Serienwiderstands ermöglicht zusammen mit der J01-Verteilung die Simulation einer gemessenen Solarzelle basierend auf der Finite-Elemente-Methode.

In this work a method to image the local efficiency of inhomogeneous solar cells with high spatial resolution is developed. Imaging techniques are used to image spatially resolved loss mechanisms. Previously, lock-in thermography was the most reliable technique to image the saturation current density J01, but it is limited in high data acquisition times and the spatial resolution due to the inevitable thermal blurring. Two alternative luminescence-based methods are developed leading to a reliable J01-distribution with high spatial resolution. The necessity of an image deconvolution of luminescence images is discussed and a method to calculate the correct point spread function is developed. A nondestructive method is developed to separate horizontal and vertical components of the series resistance. This results together with the J01-distribution to a simulation of a measured solar cell based on the finite-element-method.