Messung der Quanteneffizienz (spektrale Empfindlichkeit)
In unsererem Institut befindet sich ein Messplatz zur spektralen Untersuchung von Solarzellen. Der Messplatz ermöglicht die Messung des durch monochromatische Strahlung erzeugten Kurzschlussstroms bei unterschiedlichen Wellenlängen. Aus dieser Messung ist die Qualität der Solarzelle anhand der Wandlung von Photonen in elektrischen Strom bestimmbar. Im Idealfall sollte aus jedem Photon, welches auf die Solarzelle trifft, ein Ladungsträger unter Vernichtung des Photons generiert werden. In der Realität stehen dem Photon und dem Ladungsträger elektrische und elektronische Verlustmechanismen entgegen. Für die verschiedenen Wellenlängenbereiche kommen unterschiedliche Mechanismen zum Tragen, wodurch Optimierungspotentiale innerhalb der Solarzelle deutlich und vor allem auf die einzelnen Gebiete getrennt werden. Neben der Messung des Bandabstands des Halbleitermaterials ist es so möglich Aussagen über die erzeugten Ladungsträger zu treffen, insbesondere Diffusionslängen und Rekombinationsgeschwindigkeiten innerhalb des Halbleiters. Zusätzlich lässt sich mit dieser Messung ein Vergleich mit der I(V)-Kennlinie (Solarsimulator) durchführen. Wird die spektrale Empfindlichkeit mit dem AM1.5-Standard-Spektrum gefaltet, ergibt das Resultat den gemessenen gesamten Kurzschlussstrom aus der I(V)-Kennlinie.
Realisiert wird diese Messung mit einer monochromatischen Lichtquelle (in unserem Fall eine Halogenlampe mit Monochromator). In einem wählbaren Spektralbereich (350nm bis 1300nm) wird die Messung in wählbarer Schrittweite durchgeführt. Da es sich bei dieser Messung um eine sehr empfindliche und rauschanfällige Messung handelt, werden die Messungen mit der Lock-In-Technologie durchgeführt. Aus diesem Grunde ist es vonnöten eine Referenzzelle zu benutzen, von der die spektrale Empfindlichkeit bekannt ist.
Ergebnisse einer Quanteneffizienzmessung.
