The origins of non-ideal current-voltage characteristics of silicon solar cells

Abstract

In dieser Arbeit werden die Ursachen für nichtideales Verhalten von Strom-Spannungskennlinien von multikristallinen Silicium-Solarzellen untersucht und neue Lock-in-Thermografiemethoden vorgestellt. Ausgehend von der idealen Strom-Spannungskennlinie wird gezeigt, welche physikalischen Ursachen diesen Abweichungen zu Grunde liegen. Dabei wird zunächst auf in Durchlassrichtung geschaltete Solarzellen eingegangen, insbesondere auf deren Serien- und Parallelwiderstand (Shuntwiderstand) und Diffusions- und Rekombinationsstrom. Des Weiteren werden SiC-Ausscheidungen, die die Ursache von sehr niedrigen Shuntwiderständen in Solarzellen sind, und deren Wachstum untersucht. Im Hauptteil der Arbeit wird auf das Verhalten von Solarzellen in Sperrrichtung eingegangen. Ursachen von unterschiedlichen elektrischen Durchbrüchen in Solarzellen und deren Charakterisierung werden beschrieben. Neu entwickelte Lock-in-Thermografiemethoden werden gezeigt, mit deren Hilfe physikalische Parameter (z. B. der Temperaturkoeffizient) der elektrischen Durchbrüche gemessen werden können.