Die Bedeutung der Solarmodulprüfung

Die Maximierung der Energieabsorption einer Solarzelle ist der Schlüssel für das Überleben dieser Technologie als erneuerbare Ressource. Die verschiedenen Beschichtungs- und Glasschutzschichten ermöglichen die Absorption, Durchlässigkeit und Reflexion von Licht, die für das Funktionieren der Solarzellen erforderlich sind. Da die meisten Verbraucher-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 15-18% arbeiten, ist die Optimierung ihrer Energieausbeute ein ständiger Kampf.


Studien haben gezeigt, dass die Oberflächenrauhigkeit eine entscheidende Rolle bei der Lichtreflexion spielt. Die erste Glasschicht muss so glatt wie möglich sein, um die Lichtreflexion zu vermindern, aber die nachfolgenden Schichten folgen nicht dieser Vorgabe. An den Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten ist ein gewisses Maß an Rauheit erforderlich, um die Möglichkeit der Lichtstreuung in den jeweiligen Verarmungszonen zu erhöhen und die Lichtabsorption innerhalb der Zelle zu steigern1. Die Optimierung der Oberflächenrauheit in diesen Bereichen ermöglicht es der Solarzelle, optimal zu funktionieren, und mit dem Nanovea HS2000 High Speed Sensor kann die Oberflächenrauheit schnell und genau gemessen werden.

Messung Zielsetzung

In dieser Studie werden wir die Möglichkeiten des Nanovea Profilometer HS2000 mit Hochgeschwindigkeitssensor durch Messung der Oberflächenrauheit und der geometrischen Merkmale einer Solarzelle. Für diese Demonstration wird eine monokristalline Solarzelle ohne Schutzglas gemessen, aber die Methodik kann auch für verschiedene andere Anwendungen verwendet werden.

Testverfahren und -abläufe

Die folgenden Testparameter wurden zur Messung der Oberfläche der Solarzelle verwendet.

Ergebnisse und Diskussion

Die folgende Abbildung zeigt die 2D-Falschfarbenansicht der Solarzelle und eine Flächenextraktion der Oberfläche mit den entsprechenden Höhenparametern. Auf beide Oberflächen wurde ein Gauß-Filter angewendet und ein aggressiverer Index verwendet, um die extrahierte Fläche zu glätten. Dadurch werden Formen (oder Welligkeiten), die größer als der Cut-off-Index sind, ausgeschlossen, so dass Merkmale zurückbleiben, die die Rauheit der Solarzelle darstellen.

Zur Messung der geometrischen Merkmale wurde ein Profil senkrecht zur Ausrichtung der Rasterlinien aufgenommen, das unten abgebildet ist. Die Breite der Gitterlinien, die Stufenhöhe und der Abstand können an jeder beliebigen Stelle der Solarzelle gemessen werden.

Schlussfolgerung

In dieser Studie konnten wir die Fähigkeit des Nanovea HS2000 Zeilensensors zur Messung der Oberflächenrauhigkeit und -merkmale einer monokristallinen Photovoltaikzelle zeigen. Mit der Möglichkeit, genaue Messungen mehrerer Proben zu automatisieren und Grenzwerte für das Bestehen und Nichtbestehen festzulegen, ist der Nanovea HS2000 Zeilensensor eine perfekte Wahl für Qualitätskontrollprüfungen.

Referenz

1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. "Influence of Surface Roughness on Optical Characteristics of Multilayer Solar Cells " Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, no. 6, 2014, pp. 631-638.