Das Deep-Tech-Startup Hbaromega (ℏω), das sich auf Qualitätskontrolle und fortschrittliche Charakterisierungstechnologien für die Photovoltaik spezialisiert hat, gab positive Fortschritte bei seiner lichtinduzierten Strom-(LBIC)-Charakterisierungstechnik für Solarzellen mit Rückseitenkontakten (Back Contact, BC) bekannt. Erste Studien zeigen, dass die LBIC-Technologie im Vergleich zu herkömmlichen Methoden tiefere diagnostische Einblicke bieten kann und zu einer präziseren Analyse der Leistung komplexer BC-Architekturen beiträgt.
Die BC-Technologie hat sich zu einem der wichtigen Trends im Photovoltaikbereich entwickelt. Während sich TOPCon als Branchenstandard etabliert, bewerten viele Hersteller BC-Architekturen, einige haben bereits die Produktion im Gigawatt-Maßstab aufgenommen, aber die Technologie benötigt noch Optimierungen. Die LBIC-Charakterisierung dient als leistungsstarkes Diagnosewerkzeug: Durch das Abrastern der Zelloberfläche mit einem fokussierten Laserstrahl und die Aufzeichnung des Photostroms erzeugt sie hochauflösende Karten der Ladungsträgersammel-Effizienz, die Defekte wie Mikrorisse, reaktive Rekombinationszonen und ungleichmäßigen Transport identifizieren können. Im Gegensatz zu lumineszenzbasierten Techniken misst LBIC den Sammelstrom direkt unter Kurzschlussbedingungen und liefert so einen direkten Indikator für die Ladungsträgertransporteffizienz.
BC-Zellen stellen aufgrund ihres Designs mit lateralem p-n-Übergang einzigartige diagnostische Herausforderungen. Prashant Kumar, Chief Technology Officer bei Hbaromega, erklärt: „Bei BC-Zellen müssen die Ladungsträger zunächst vertikal durch den Zellkörper und dann lateral zu den fingerförmigen Rückseitenkontakten wandern. Der Fingerabstand liegt typischerweise zwischen 0,5 und 2 Millimetern, während die laterale Diffusionslänge der Ladungsträger etwa 250 bis 1000 Mikrometer beträgt. Daher liegen die Anforderungen an die effektive Diffusionslänge oft über einem Millimeter. Unter diesen Bedingungen wird die Zellleistung stärker durch Transportlimitierungen als durch Rekombination bestimmt.“
Herkömmliche Charakterisierungsmethoden wie Elektrolumineszenz (EL) und Photolumineszenz (PL) stoßen an Grenzen. Professor K. S. Narayan, Gründer und Direktor von Hbaromega, hebt die Vorteile von LBIC hervor: „Bei EL und PL wird das Licht vom Halbleiter selbst emittiert und streut innerhalb der Zelle, was die räumliche Auflösung reduziert. LBIC nutzt einen externen, hochfokussierten Lichtpunkt, um die Probe direkt abzutasten, eliminiert interne Streuung und verbessert so die Messgenauigkeit.“ LBIC kann feine strukturelle Veränderungen und lokale Defekte wie Rekombination an den Rückseitenkontakten, Rekombination zwischen den Fingern und laterale Transportengpässe erkennen. Durch die Korrelation der räumlichen Antwort mit der Kontaktgeometrie können Effekte wie Fehlausrichtung und degradierte Bereiche quantifiziert werden, was eine umfassende Bewertung von Transportbeschränkungen ermöglicht und die Lücke zwischen Laborforschung und industrieller Produktion schließt.
Die Lösung von Hbaromega betont die industrielle Eignung. Historisch waren LBIC-Scans langsam und eine vollständige Flächenabtastung dauerte Stunden. Durch schnelle Strahlpositionierung, schnelle Datenerfassung und optimierte Algorithmen hat das Unternehmen jedoch ein Hochgeschwindigkeits-LBIC-System entwickelt, das Abtastungen in Sekunden durchführen kann. Kommerziell bietet das Unternehmen die Plattformen PV Vision Pro und ModuleXpert an, die beide EL- und PL-Charakterisierung unterstützen und Herstellern so ein umfassendes Diagnosewerkzeugset bieten.
Hbaromega sucht nach Industriepartnern, um den Einsatz der Charakterisierungstechnologie in der Herstellung der nächsten Generation von Solarzellen voranzutreiben. Das Unternehmen wurde 2019 im Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research in Bengaluru, Indien, gegründet und konzentriert sich auf die Entwicklung fortschrittlicher Photovoltaik-Charakterisierungstechnologien. Durch lokal entwickelte Instrumente und physikbasierte Diagnostik unterstützt es die Entwicklung des Photovoltaik-Fertigungsecosystems.
