Wärmefluss-Thermographie zur Rissdetektion an Solarzellen

Bei der Herstellung von Solarzellen können Risse im Silizium-Material auftreten, die die Funktion und die Haltbarkeit der Zellen beeinträchtigen. Für den Markterfolg einer Technologie zur Solarzellenfertigung ist es daher wichtig, ob es gelingt, die einwandfreie Qualität der ausgegebenen Zellen zu belegen. Dazu ist eine 100%-Prüfung der Solarzellen auf äußerlich sichtbare bzw. auf innere Risse unabdingbar. Während des Prozesses sind durchgehende Risse teilweise mit Durchlichtaufnahmen detektierbar. Spätestens nach der vollflächigen Rückseitenkontaktierung ist dieser Ansatz aber nicht mehr geeignet anwendbar. Es sind alternative Verfahren wie beispielsweise die Elektrolumineszenz oder die Thermographie erforderlich. Ausgehend vom langjährigen Erfahrungshintergrund in der industriellen Bildverarbeitung hat das Fraunhofer IPA eine Solarzellenprüfung auf Basis der Wärmeflussthermographie realisiert. Mit den neu entwickelten Verfahren können neben den leicht zu detektierenden breiten Rissen auch Risse mit einer Breite <20 µm in der Siliziumschicht detektiert werden, bei einer Produktionsgeschwindigkeit von typisch 10 Metern pro Minute. Das IR-Prüfsystem wird dabei direkt an den Fördermodulen der Fertigungsanlage platziert. Die aufgezeichneten Bilddaten erlauben dann im Weiteren eine automatische Auswertung mit einer i.O / n.i.O Klassifizierung der Solarzellen. Die Anforderungen an die Taktzeiten können eingehalten werden, der Produktionsprozess verlängert sich nicht durch die thermographischen Messungen.