Fachbeitrag tensität und A die Gesamtoberfl äche der Solarzelle ist.
Diese Standardmessungen lassen sich mit vielen auf dem Markt erhältlichen Produkten durchführen.
Mit der neues- ten Generation von Messgeräten kann man die Charakteristika von Solarzellen aber noch wesentlich präziser defi nie- ren: • Die zeitabhängige Spannung kann soft- waregestützt so variiert werden, dass sich dreieckige oder treppenförmig- dreieckige Potentialverläufe ergeben.
Dies erlaubt es den Anwendern, Scanra- ten zwischen 100 ?Vs-1 und 1 MVs-1 zu realisieren und bis zu eine Million Mes- sungen pro Sekunde durchzuführen.
Die Höhe und Breite der Impulse lässt sich sehr genau defi nieren.
Dies er- möglicht belastbare Aussagen über das Verhalten der Solarzelle bei rasch wechselnden Bedingungen.
• Mit entsprechender Hardware-Opti- on kann Gleichspannung in Schritten bis zu ±100 V angelegt und gemessen werden.
Gleichstrom kann im Bereich von 0,15 fA bis 20 A gemessen wer- den, etwa um geringe Leckströme, die Performance während einer Lastspitze und die Messwiderstände exakt zu er- mitteln.
C-V-Messung Durch die Messung des Kapazitäts-Span- nungs-Verhältnisses lassen sich viele fun- damentale Eigenschaften einer Solar- zelle verifi zieren.
Hierzu gehören unter anderem die Dotierung, die Ladungsträ- gerdichte und der DLCP-Wert (Drive Le- vel Capacitance Profi le).
Bild 2 zeigt den auf einer C-V-Mes- sung basierenden Mott-Schottky-Gra- phen einer Silizium-Solarzelle.
Die Ver- teilung der Ladungsdichte lässt sich mit folgender Formel errechnen: N c (W) ist dabei die Ladungsdichte, q ist die Ladung eines Elektrons, K s ist die relative Lichtdurchlässigkeit, A ist die Oberfl äche der Zelle, ? 0 entspricht der Permittivität des Vakuums und d(1/C²)/ dV ist der Anstieg des Mott-Schottky- Graphen.
Moderne Analysensysteme wie das ModuLab MTS bieten Anwendern bei der C-V-Messung vier Vorteile: • C-V-Profi le lassen sich mit einer Gleich- spannung von bis zu ±100 V erfassen.
• Die Intensität und Frequenz des Wech- selstrom-Impulses können exakt auf die Beschaffenheit der Solarzelle ab- gestimmt werden.
Neben der Größen- ordnung der Impedanz wird auch die Phase erfasst, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse auch wirklich kapazitiv sind, sprich: dass ? ~ 90° gilt.
• Da die Intensität des Wechselstrom-Im- pulses variiert werden kann, lässt sich auch der DLCP-Wert ableiten.
Diese Funktion kann automatisiert von der Software gesteuert werden.
• Die Spannungsänderungen können benutzerdefi niert linear oder treppen- förmig mit unterschiedlichen Scanra- ten erfolgen.
Impedanz-Spektroskopie mit hohen Bandbreiten Bei der elektrischen Impedanz-Spekt- roskopie (EIS) wird das Gleichstrom-Po- tenzial der Solarzelle mit einer Wechsel- spannung kleiner Amplitude überlagert.
Das Messgerät erfasst die Wechselstrom- Reaktion auf diese Überlagerung.
Indem die Frequenz der Wechselspannung fl exibel variiert wird – in der Regel im Bereich zwischen 1 MHz und 0,1 Hz – lassen sich anhand der Impedanz detail- lierte Aussagen über die physikalischen Eigenschaften der Solarzelle treffen.
EIS hat in Forschung und Entwicklung für viel Aufsehen gesorgt.
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N c (W) = –––––––––––––––])2dVd(1/C2[2A0?s qK –––––– Bild 2: Mott-Schottky-Graph einer Silizium- Solarzelle, basieren auf einer C-V-Messung.
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