[发明专利]利用热分析分析光电分层系统的方法

说明书

技术领域

本发明针对制造用于光电能量产生的设备的技术领域并且涉及一种用于评价、定量分析光电分层系统的方法。

背景技术

太阳能电池能够直接把光辐射转换为电流。关于效率薄层太阳能电池基于多晶体的黄铜矿半导体证明是有益的。在此特别是铜-铟二价硒化物(CuInSe₂或者CIS)基于其与太阳光光谱匹配的能带宽度特征在于特别高的吸收系数。薄层太阳电池为了足够的机械强度需要特殊的支撑基底，其大部分包含无机玻璃、聚合物或金属合金并且依赖于层厚度和材料特性可以布置为硬的平板或可弯曲的薄膜。由于单个的太阳能电池典型的仅仅可以提供低于1伏的电压，通常多个太阳能电池串联错接成一个太阳能模块，以便通过这种方式获得技术可消耗的输出电压。对此薄层太阳模块提供特殊的优点，太阳电池在层制造过程中就能够以集成的形式串联错接。为了确保防止影响环境，太阳电池通常与无铁的碳酸氢钠-钙盐玻璃和增加附着力的聚合物薄膜一起组合成一个能经受住风吹雨打的复合结构。

在制造太阳能模块时可能会出现各种各样的缺陷，这些缺陷对内部电功率消耗不利并因此降低太阳模块的效率。如此功率消耗的主要原因例如是导致充电载体的复合速率局部升高的短路（Shunts）和相对较高的串联电阻、其主要由金属接触电阻、引线电阻和半导体材料电阻以及金属-半导体的接触电阻产生。此外例如机械缺陷、比如裂纹、断裂和分层或材料质量的变化可能导致功率消耗。

在太阳能模块的批量生产中在满足调节质量控制的范围内、特别是为了满足确定的质量规定、识别出具有较高内部功率消耗的太阳能模块是重要的。已知，为了这个目的使用了特殊的红外线测量技术，其中在太阳能模块中产生一个电流并且借助于红外线照相机拍摄太阳能模块上表面的热量变化图。因为在太阳能电池中所有的基本过程始终与热量消耗联系在一起并且比如短路和串联电阻的缺陷典型地具有相对较高的损耗功率，因此可以通过太阳能模块上表面的局部温度升高识别缺陷。在热量变化图中缺陷例如显现为较亮（较热）位置（“hotsport”）或区域。在科学文献中该方法已经在多个作品中详细描述。与此有关的内容仅仅例如参见O.Breitenstein等人在“Progress in Photovoltaics：Research and Applications”（Prog.Photovolt：Res.Appl.2003;11:515-526）中题目为“Quantitative Evaluation of Shunts in Solar Cells by Lock-in Thermography”的专业论文和其中提到的引文。主要技术背景可以引用专利申请US 2010/201374 A1和US 2010/182421 A1。

在太阳能模块的批量生产中通常可视鉴定热量变化图，其中根据亮点数目优质地、主要基于鉴定经验判断其质量。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供太阳能模块的定量分析，其能自动分析评估太阳能模块的质量。按照本发明的建议通过具有独立权利要求特征的方法解决该任务和另外的任务。通过从属权利要求的特征给出本发明的优选设计方案。

根据本发明指出了一个评估、定量分析、用于光电能量生成的分层系统的方法。在分层系统中例如通过内部电场分离所产生的载流子和激子。分层系统主要包含至少一个形成异质结或者pn结、也就是说不同导通型区域的顺序的半导体层。

光电分层系统例如可能涉及一个（单个）太阳能电池、多个串联或错接为阵列的太阳能电池或涉及一个包含多个串联错接的太阳电池的太阳能模块。太阳能模块可能特别涉及薄层太阳能模块，在薄层太阳能模块中太阳电池例如以集成方式串联错接。如此的薄层太阳能模块典型地包含至少一个支撑基底、以及一个第一电极层、一个第二电极层和至少一个在两个电极层之间布置的半导体层。通常半导体层掺杂杂质。半导体层可以备选掺杂一种通过固有缺陷形成导致固有掺杂的物质、例如钠。半导体层主要包括黄铜矿化合物、其中特别涉及由一组铜-铟-镓-二价硫化物/二价硒化物（Cu( InGa)(SSe)₂）、例如铜-铟二价硒化物（CuInSe₂或者CIS）、掺杂钠的Cu(InGa)(SSe)₂或同族化合物形成的I-III-VI半导体。

可是光电分系统也可能涉及在制造太阳电池或者太阳模块时的中间产品，其包含至少一个形成pn结的半导体层。