Untersuchung des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ...

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3.2. Charakterisierung 61 3.2.7 Charakterisierung der Solarzellen Die Solarzellen werden durch die in Abschn. 2.6.3 beschriebenen Kenngrößen charakterisiert. Zusätzlich gibt die spektrale Empfindlichkeit unter anderem Auskunft über die Effektivität des Lighttrappings. 3.2.7.1 Messungen am Sonnensimulator Die Solarzellencharakterisierung erfolgt durch die Bestimmung der Kenngrößen, die im Grundlagenabschnitt 2.6 beschrieben werden. Sie gehen aus der Strom-Spannungskennlinie unter Beleuchtung hervor. Die Hellkennlinien wurden unter einem Zweiquellen-Sonnensimulator (WACOM-WXS-140S-Super) bei einer Temperatur von 25 ◦ C ausgemessen. Der Sonnensimulator liefert ein AM1,5-Normspektrum mit einer Leistungsdichte von 100 mW/cm 2 . Das AM1,5- Spektrum entspricht dem Spektrum der Sonne, nachdem das Sonnenlicht 1,5 Erdatmosphären durchquert hat. Dies ist typisch für gemäßigte Breiten bei einem Einfallswinkel des Sonnenlichts von 48 ◦ gegenüber der Vertikalen. Auf einem 10 × 10 cm 2 -Substrat werden in der Regel 36 Solarzellen mit verschiedenen Abmessungen von 0,1 cm 2 bis1cm 2 hergestellt. Eine Platte mit 36 Kontaktstiften für die Rückseitenkontaktierung ermöglicht eine computergesteuerte Messung der Kennlinien jeder einzelnen Solarzelle. Die in die Auswertung einbezogenen Messwerte stammen, wenn nichts anderes erwähnt ist, von 1 × 1cm 2 -Zellen. Die Ungenauigkeit der Kenngrößen beruht im Wesentlichen auf den nicht immer exakten Flächeninhalten der Solarzelle. Damit liegt der relative Fehler bei weniger als 2 % für Stromdichte und Wirkungsgrad. Dieser Fehler ist aber deutlich kleiner als die Schwankungen aufgrund von inhomogener Schichtabscheidung während der Solarzellenherstellung. Daher werden die Kenngrößen immer über die drei besten Solarzellen unter gleichen Herstellungsbedingungen gemittelt. Die in dieser Arbeit angegebenen Solarzellenkenngrößen sind direkt nach der Herstellung bestimmt worden. Nach längerer Lichteinwirkung ist für die hier untersuchten Solarzellen mit einer relativen Degradation von weniger als 25 % für a-Si:H-, 5 % für µc-Si:H- bzw. 15 % für amorph/mikrokristalline Tandem-Solarzellen zu rechnen [Rech et al. (2003)]. 3.2.7.2 Bestimmung der spektralen Empfindlichkeit Die Messung der spektralen Empfindlichkeit liefert eine nach der Wellenlänge des einfallenden Lichts aufgelöste Charakteristik der Stromgeneration der Solarzelle. Der Quantenwirkungsgrad QE beschreibt die Wahrscheinlichkeit, mit der ein auf die Solarzelle treffendes Photon
62 3. Experimentelles ein Ladungsträgerpaar erzeugt und dieses dann zum Photostrom beiträgt. Zur Bestimmung des Quantenwirkungsgrades wird das DSR-Verfahren (Differential Spectral Response) benutzt. Dabei misst man die Änderung in der Stromdichte durch eine kleine modulierte, monochromatische Lichtanregung unter Kurzschlussbedingungen oder bei einer extern angelegten Spannung bei einer definierten Temperatur (25 ◦ C). Der Aufbau eines DSR-Messplatzes und das Messverfahren werden in Metzdorf (1987) und Wittchen et al. (1988) beschrieben. Der relative Fehler der Messung beläuft sich auf weniger als 2 % für den Vergleich verschiedener Proben innerhalb dieser Arbeit. Der Fehler einer kalibrierten Referenzprobe von etwa 3 % muss für den Vergleich mit Messungen anderer Labors zusätzlich berücksichtigt werden.
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