Der Einfluss von Kristalldefekten und Zellstrukturen auf die Dunkelkennlinie von Siliziumsolarzellen

Abstract

In dieser Arbeit werden verschiedene lokale Rekombinationsphänomene in kristallinen Siliziumsolarzellen mit Hilfe von Lock-in Thermografie-(LIT)-Messungen untersucht, die es ermöglichen, eine lokale Separation von Dunkelstromanteilen entsprechend des Zwei-Dioden-Modells vorzunehmen. Hierfür wird auch die Auswertung von Elektrolumineszenz-Aufnahmen auf den Fall injektionslevelabhängiger Ladungsträgerlebensdauern erweitert. Für ein Verständnis der globalen Parameter der Strom-Spannungs-Kennlinien werden darüber hinaus Simulationen zur Wirkung des verteilten Serienwiderstandes vorgenommen. Im Hauptteil der Arbeit werden neben der Analyse des Einflusses von Rissen und der Metallisierung industrieller Solarzellen auch prozessinduzierte Rekombinationseffekte in Hocheffizienz-Solarzellen charakterisiert. Zusätzlich werden rekombinationsaktive Strukturdefekte analysiert und die Möglichkeiten zur Untersuchung von Korngrenzen mit hochauflösenden LIT-Messungen dargestellt.

In this work, various local recombination effects are investigated in crystalline silicon solar cells by using lock-in thermography (LIT) measurements which allow performing a local separation of dark current contributions corresponding to the two-diode model. For this purpose, the evaluation of electroluminescence images is upgraded to the case of injection-level dependent lifetimes. For an understanding of the global current-voltage characteristic simulations on the effect of the distributed series resistance are performed. In the main part of this work, analyses of the influence of cracks and the metallization on industrial solar cells are done. Furthermore, process-induced effects on the recombination in high-efficiency solar cells are characterized. Finally, recombination-active defects are analyzed and the possibilities for investigating grain boundaries by high-resolution LIT measurements are shown.