GagaRIn: Ga-dotierte Silizium-Solarzellen gewinnen an Relevanz in der Industrie - Entwicklung von Schnelltests und Vermeidung negativer Langzeitfolgen auf Zell- und Modullevel; Teilvorhaben TP1 "Ga-korrelierte Degradation im Modul und Entwicklung von zuverlässigen Testsequenzen"

Abstract

Durch die zum Projektstart stattfindende rasante Transformation von Bor- hin zu Gallium-dotierten monokristallinen Siliziumsolarzellen auf dem weltweiten PV-Markt bestand insbesondere für Modul- und Systemhersteller, aber auch für Kraftwerksbetreiber ein großes Risiko, da die Langzeiteffekte in Ga-dotierten Solarzellen unbekannt sowie Ga-korrelierte Defekte noch weitgehend unerforscht waren. Ziel dieses Vorhabens war daher die Analyse der Degradationseigenschaften von Ga-dotiertem Silizium auf Wafer-, Zell und Modullevel sowie die Entwicklung zuverlässiger und sensitiver Prüfverfahren, die es ermöglichen sollten, für Ga-dotierte Zellen und Module zuverlässige Aussagen mithilfe artefaktfreier Messungen hinsichtlich des Risikos für langfristige Degradation zu treffen. Anhand dieser Erkenntnisse sollte ein neuer Normentwurf mitgestaltet werden. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse wurden Modelle zur Vorhersage des Degradationsverhaltens entwickelt und die hieraus erhaltenen Ertragsprognosen mit Hilfe von Outdoor- Tests verifiziert. Schließlich sollten Optimierungsstrategien zur Erhöhung der Langzeitstabilität von Modulen im Feld entwickelt werden.

Due to the rapid transformation from boron- to gallium-doped monocrystalline silicon solar cells on the global PV market (at the time of the project start), there was a great risk especially for module and system manufacturers, but also for power plant operators, since the long-term effects in Ga-doped solar cells were unknown and Ga-correlated defects were still largely unexplored. Therefore, the aim of this project was to analyze the degradation properties of Ga-doped silicon on wafer-, cell- and module-level and to develop reliable and sensitive test methods that allow reliable statements to be made for Ga-doped cells and modules using artifact-free measurements regarding the risk of long-term degradation. Based on these findings, a new draft standard was to be co-designed. On the basis of the experimental results, models for predicting the degradation behavior were developed and the yield predictions obtained from this verified with the aid of outdoor tests. Finally, optimization strategies to increase the long-term stability of modules in the field were developed.