// Neue Analytik zum besseren Verständnis von Solarzellen

Mit dem Umzug ins neue Gebäude sind auch neue, leistungsfähige Geräte ins Analytiklabor der Photovoltaik-Forscher eingezogen. Sie dienen der gezielten Begleitung der Prozessentwicklung von Dünnschichtsolarzellen. Dies gilt besonders für die neuen Themen wie Kesterit- und Perowskit-Solarzellen, kadmiumfreie Pufferschichten und die räumliche Verteilung von Alkalielementen z. B. nach PDT (post-deposition treatment = Behandlung nach der Abscheidung).


Ein Highlight ist das neue System ToF.SIMS5 (ToF = Time of Flight = Flugzeit; SIMS = Sekundärionen-Massenspektrometrie) von IONTOF. Im Vergleich zum Standard-SIMS erhält das ToF-SIMS eine räumliche Komponente, indem der Ionenstrahl die Probe abrastert (laterale Auflösung bis 100 nm) und über Messpulse ein Massenspektrum pro Pixel aufnimmt. Mit verschiedenen Ionenquellen kann die Probe so vermessen werden, dass je nach Fragestellung ein optimales Ergebnis erzielt werden kann. So ist zum Beispiel die Lokalisierung und Quantifizierung von Alkali-Elementen wie Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium in der CIGSSchicht schon lange ein Forschungsthema, da diese Elemente trotz der geringen Mengen die Solarzellenfunktion wesentlich beeinflussen. Mit dem ToF-SIMS ist erstmalig am ZSW eine Methode vorhanden, mit der die räumliche Verteilung dieser Elemente in der CIGS-Schicht aufgelöst werden kann. Somit wird es möglich, die Menge von Alkali-Elementen im Korn, an der Korngrenze und an den Grenzflächen zwischen den Schichten zu messen und zu quantifizieren. Diese Information liefert einen wichtigen Beitrag zur Prozessdefinition, vor allem bezüglich der Übertragung von Prozessen von einem System zu einem anderen. Die neue Methode liefert also wichtige Kenndaten, um Hocheffizienzprozesse, die auf Zellebene entwickelt wurden, auf Modulebene zu verwirklichen.

Ansprechpartner

Dr. Theresa Friedlmeier
+49 (0)711 78 70-293
Analysekammer und Transferarm des ToF-SIMS-Geräts
Durch das neue ToF-SIMS gemessene räumliche Verteilung von Rubidium (Rb) in der CIGS-Schicht einer Solarzelle. Dunkle Partien verdeutlichen eine hohe Konzentration des Elements.