Forschung & Entwicklung

Verbessertes Messsystem für Dünnsolarschichtmodule

Im Rahmen eines dreijährigen Forschungsvorhabens wird ein spezielles Prüfverfahren für die Bewertung der Beschichtungseigenschaften von großflächigen Glassubstraten entwickelt. Es soll beispielsweise für die Bewertung der spektralen und optischen Eigenschaften von Dünnschichtsolarmodulen nutzbar sein.

Für die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Dünnschichtsolarmodulen sind ausgereifte Beschichtungstechnologien besonders wichtig, da hier großflächige und homogene Beschichtungen mit elektrooptischen Funktionen benötigt werden. Die unterschiedlichen Eigenschaften der Schichten wie Gefügestruktur, Rauheit, Lichtdurchlässigkeit oder Homogenität beeinflussen den Wirkungsgrad dieser Solarmodule erheblich. Bislang ist es lediglich bei sehr kleinen Prüfkörpern möglich, diese Eigenschaften zu bestimmen.

„Gemeinsam mit industriellen Anwendern entwickeln wir ein neuartiges Messverfahren, mit dem es möglich ist, großflächig und zerstörungsfrei die Schichteigenschaften von bis zu zwei Quadratmeter großen Dünnschichtmodulen zuverlässig zu bewerten. Die Messtechnik wird inlinetauglich sein, lässt sich also in bestehende Herstellungsprozesse integrieren“, sagt Professor Ralph Gottschalg, Leiter des Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP.

Die Forscher nutzen neben bestehenden Messverfahren auch neue Analysemethoden wie hyperspektrale Verfahren, sodass die spektral aufgelösten Daten Rückschlüsse auf Probencharakteristika wie Schichtdicke, Brechungsindizes oder Absorptionskanten bieten. Um die Skalierung auf Großformate zu ermöglichen, wird eine Metrologieplattform inklusive prototypischer Messeinrichtung entwickelt, die für den Einsatz in einer bestimmten Produktionsumgebung individualisiert werden kann. Durch die mit der Plattform gewonnenen Daten können Kunden eine bessere Prozesskontrolle erreichen, die positiven Einfluss auf den Wirkungsgrad der Module hat.

Da das Halbzeug unterschiedliche Anforderungen an die optische und elektrooptische Charakterisierung bei der Messung bestimmter Schichteigenschaften stellt, werden in dem Forschungsprojekt flexible Messkonzepte und Messkonfigurationen berücksichtigt: Um die Anwendungen auf den jeweiligen Einsatzzweck und die zu ermittelnde Zielgröße abstimmen zu können, erfolgen die Untersuchungen an kleineren Substraten und Halbzeugen, die gezielt mit typischen Prozessvariationen hergestellt werden. Hierbei ermöglichen LED-Beleuchtungseinheiten eine homogene und spektral selektive Bestrahlung, sodass ein Übertrag vom Labormaßstab auf industrielle Größen ohne Einbußen in der Genauigkeit gewährleistet ist.

Die gewonnenen Erkenntnisse im Bereich der Materialcharakterisierung, der Technologieentwicklung und Messtechniken lassen sich auch auf Projekte aus der Beschichtungs-, Glas- und Halbleiterindustrie übertragen, für die die am Fraunhofer CSP entwickelte Messplattform ebenfalls zur Verfügung steht.

Das Forschungsvorhaben hat eine Projektlaufzeit von drei Jahren und wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Assoziierte Projektpartner sind die Calyxo GmbH, Solibro Hi-Tech GmbH, f|glass GmbH, Wavelabs GmbH, ACM coatings GmbH, point electronic GmbH, Dosatsu GmbH und das Ingenieurbüro Rosonsky.

von mn

www.csp.fraunhofer.de

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