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Erneuerbare Energie

Element-Analytik bringt erneuerbare Energie nach vorne

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Element-Analytik im Photovoltaik-Markt

Der Photovoltaik-Markt boomt: Laut dem europäischen Solarindustrieverband EPIA sind im Jahr 2009 weltweit 6,4 Gigawatt Solarstromleistung neu installiert worden. Für das Jahr 2010 prognostiziert der Verband einen Anstieg um mindestens 40 Prozent. Ein rasantes Wachstum zeigen im Photovoltaik-Markt vor allem Dünnschichtsolarzellen, die klassischen Silizium-Solarzellen immer mehr den Rang ablaufen. Die ambitionierten Zuwachsraten werden sich aber nur realisieren lassen, wenn es den Herstellern gelingt, die Wirkungsgrade deutlich zu verbessern. Moderne Element-Analytik leistet hier einen wertvollen Beitrag. Sie ermöglicht es den Solarzellenherstellern:

die Dicke der Schichten zu überwachen,

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die elementare Zusammensetzung der Schichten zu analysieren sowie

eventuelle Verunreinigungen in hochreinen Ausgangsmaterialien zu identifizieren.

Entscheidend für den Wirkungsgrad einer Dünnschichtsolarzelle ist die CIS-, CIGS- oder CdTe-Schicht – die Dicke der Schicht liegt bei etwa zehn Mikrometer. Solarzellenhersteller versuchen, die Schichten in der Produktion möglichst reproduzierbar aufzubringen und damit einen gleichbleibend hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten. Voraussetzung ist dabei eine durchgängige Qualitätsüberwachung at-line entlang des Produktionsweges. Als Analysemethode bietet sich auch hier die energiedispersive Röntgenfluoreszenz-Analyse an. Solarzellenherstellern und Forschungslabors stehen dabei Laborgeräte wie beispielsweise das High-End-Spektrometer Spectro Xepos oder Handheld-RFA-Geräte wie das Spectro xSort, die at-line in der Fertigung zum Einsatz kommen, zur Auswahl.

Das Spectro Xepos zeichnet sich neben seiner hohen Präzision und Bedienfreundlichkeit durch seinen automatischen Probenwechsler aus. Dieser ermöglicht es, zwölf aus einem Solar-Panel herausgeschnittene Stichproben in einem Batch zu untersuchen, um einen repräsentativen Überblick über die elementare Zusammensetzung des gesamten Panels zu erhalten. Alternativ lassen sich mit dem Handheld-RFA zerstörungsfrei innerhalb weniger Minuten vor Ort aussagekräftige Probenreihen durchführen: einzelne Panels werden an mehreren Stellen analysiert oder mehrere Panels hintereinander. Auf Knopfdruck erhält der Anwender dann die gewünschte Information aller relevanten Elemente wie Gallium, Selen, Indium, Cadmium, Tellur, Zink oder Molybdän. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Analyse des Eisen-Gehalts im Deckglas der Photovoltaik Panels. Hier müssen Zulieferer einen sehr niedrigen Grenzwert für Eisen einhalten, um eine möglichst hohe Transparenz des Glases für das auftreffende Sonnenlicht zu ermöglichen. Auch diese Analyse kann mit ED-RFA-Geräten durchgeführt werden.

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