SolarCheck - Thermographische Inspektion von Solarzellen

Solarzellen können durch die aktive Thermographie zerstörungsfrei geprüft werden. Die berührungslose Inspektion lokalisiert Defekte wie Shunts oder Mikrorisse in kristallinen Solarzellen und Dünnschicht-Solarzellen. Ausgenutzt wird die Tatsache, dass die elementaren Prozesse einer Zelle stets mit Wärmedissipationen verbunden sind. Nach dem Prinzip der Lock-In-Thermogaphie ergeben sich verschiedene Messmethoden, die unterschiedliche Stärken aufweisen:

Thermographische Prüfverfahren

Dark Lock-in Thermographie

Bei der Methode der Dark Lock-in Thermografie werden monokristalline oder multikristalline Solarzellen mit einem modulierten Stromsignal beaufschlagt. Die Frequenz der Modulation richtet sich nach dem Algorithmus der Lock-In-Auswertung. Dadurch werden die Rauschanteile des Messergebnisses reduziert und selbst kleinste Produktionsfehler nachgewiesen. Zur Ortung der Defekte wird die aus dem Stromsignal resultierende Wärmestrahlung analysiert. An einer Beschädigung erhöht sich die Stromdichte und verursacht einen lokalen Temperaturanstieg. Diesen Verlauf zeichnet eine Thermographiekamera auf und eine softwareseitige Auswertung der Wärmebilder ortet den Defekt.

 

Illuminated Lock-in Thermographie

Bei der Inspektion mit Illuminated Lock-In Thermographie werden die Ladungsträger über eine periodisch modulierte Lichtquelle angeregt. Durch die zugeführte Energie trennt sich die Ladung am P/N-Übergang der Zelle und bildet sowohl einen negativ wie auch positiv geladenen Pol. Sollte ein Halbleiter zwischen den Polen einen Kurzschluss oder niederohmigen Widerstand aufweisen, fließt hierüber ein Ausgleichstrom und der Wirkungsgrad der Solarzelle verringert sich. Mit einer Infrarotkamera und der Software IrNDT wird der verursachte Stromfluss über das Lock-In-Verfahren erfasst und die Fehlerquelle ausfindig gemacht. Die Lockin-Thermografie liefert schnelle Messergebnisse und lässt sich als Inline-Prozesskontrolle in die Fertigung integrieren.

 

Elektrolumineszenz - Solarzellen Inspektion für defekte Leiterbahnen

Durch die Elektrolumineszenz lassen sich u.a. Defekte wie Kontaktierungsfehler an Stromleiterbahnen detektieren. Das Verfahren regt das Prüfobjekt durch einen Stromimpuls an, wodurch Lichemissionen im Spektralbereich des Infrarots freigesetzt werden. Diese Emissionen werden mit einer NIR-Kamera aufgezeichnet und eine softwareseitige Auswertung der Wärmebilder lokalisiert die defekten Verbindungen.

 

Photolumineszenz - Prüfung der Ladungsträgerlebensdauer

Auf Basis der Photolumineszenz wird die Halbleiterschicht auf oder die Charakteristik der Ladungsträgerdichte überprüft. Durch eine Anregungsquelle (z.B. Laser) wird die Übergangsschicht des Halbleiters aktiviert und die zugeführte Energie in ein Strom- oder Spannungssignal umgewandelt. Dadurch entstehen auch Lichtemissionen im Spektralbereich des Infrarots. Diese Emissionen werden mit einer NIR-Kamera aufgezeichnet. Die Auswertung der Infrarotbilder mit der Software IrNDT liefert zuverlässige Ergebnisse und erlaubt Rückschlüsse auf die Qualität und die voraussichtliche Lebensdauer der Solarzelle.

 

 

Das von Automation Technology entwickelte Prüfsystem ist vollständig modular aufgebaut und ermöglicht eine einfache Anpassung an alle genannten Messmethoden.