Das CELLO Verfahren

"CELLO" - die Kurzform für Solar Cell Local Characterization - ist ein am Lehrstuhl entwickleltes Verfahren, das zerstörungsfrei alle Solarzellen parameter lokal mit guter Ortsauflösung bestimmen kann. man denke sich die Solarzelle in zigtausende von Kleinstsolarzellen (mit Kantenlänge < 1 mm) zerlegt, die jetzt alle individuell vermessen werden
Die wesentlichen Parmeter sind dabei:
  • Kurzschlussstrom ISC (auch mit Konkurrenzmethoden einfache zu messen.
  • Leerlaufspannung UOC (praktisch nur mit CELLO erfassbar).
  • Serienwiderstand Rser (nur mit einer Konkurrenzmethode zerstörend und mit kleiner Ortsauflösung darstellbar).
  • Parallelwiderstamd Rpar (auch mit Konkurrenzmethoden machbar).
Weiter indirekte Parameter, dies sich daraus ableiten lassen oder getrennt gemessen werden können sind
  • Komplette lokale Kennline, daraus lokaler Wirkungsgrad h und (mit div. Einschränkungen) auch Diodenparamter (Diffusionslänge, Leckstrom, ...).
  • Defekte, die nicht unmittelbar mit der "Diode" zu tun haben (abgtrennte Gridfinger, lokale Kurzschlüsse, ..).
  • Technologieparameter (Homogenität der Dotierung, Wirksamkeit der Passivierung, Rückseiteneigenschaften, ..
Das Messprinzip ist einfach - im Prinzip!
Eine mit konstanter Intensität beleuchtete Solarzelle wird an einem beliebigen Arbeitspunkt bei entweder konstanter Spannung oder bei konstatem Strom gehalten. Dann wird mit einem Laser lokal "gestört", d.h.am Ort (x, y) lokal mehr Lichtintensität aufgeprägt. Die Intensität des Laserlichtes wird außerdem mit einer (Kreis)frequenz w moduliert.
CELLO principle
Die Solarzelle kann auf diese Störung nur "global" antworten, indem sie entweder den Strom oder die Spannung leicht ändert. Gemessen werden die DI(x, y, w) oder die DU(x, y, w) an mehreren Arbeitspunkten.
Die Messungen sind nicht ganz einfach, da sehr kleine Signale aus dem Rauschen herausgefischt werden müssen - und das noch möglichst schnell.
Hat man nun ein mathematiche Modell der Solarzelle, können alle interessierenden Größen aus den Messwerten errechnet werden.
Das ist auch nicht ganz einfach - aber es funktioniert. Hier ein paar Beispiele für Ergebnisse:
Beispiele für CELLO Messungen

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© H. Föll (MaWi 2 Skript)