Karakterisering av multikrystallinske solceller ved bruk av hyperspektral avbildning

Abstract

Hyperspektral avbildning sammen med bruk av bildebehandling og statistiske modeller er en metode som er mye brukt for å undersøke biofysiske prosesser og miljørettede systemer. Metoden har vist seg også å kunne brukes til å karakterisere multikrystallinske silisiumskiver, ved å se på fotoluminescensen fra disse. Multikrystallinske silisiumskiver brukes til å lage solceller og min studie handler om bruk av hyperspektral avbildning for å karakterisere denne type solceller. Dette er nytt, så egnetheten til metoden må vurderes. I denne studien er det belyst multikrystallinske silisiumbaserte solceller med en 808 nm laser slik at elektroner eksiterer og for deretter å bruke et nær infrarødt hyperspektralt kamera, av typen HgCdTe, til å ta bilder, i både spektrale og romlige dimensjoner, av fotoluminescensen som oppstår. Forskjellige urenheter og defekter vil kunne kartlegges, ut fra hvilken del av spekteret fotonene som blir detektert er. Bildene er tatt av celler ved både i romtemperatur og ved 88K. Deretter er det gjort preprosessering og kjørt en MCR analyse av bildene. Studien viser viktigheten av preprosessering for å oppnå best mulig resultat. Metoden for å fjerne systematiske feil ved bruk av mørke områder og fjerning av ikke systematiske feil ved hjelp av tre bilder, har vist seg å fungere godt. Det er også viktig å huske på at MCR-analysen er en matematisk algoritme og at komponentene i resultatet må kontrolleres for fysisk relevans. Kartlegging utført i denne studien, ved bruk av hyperspektral avbildning og MCR-analyse, viste at de kjente emisjonslinjene, D1, D2, D3, VID3, D4 og 0,7 eV blir funnet på solceller av multikrystallinsk silisium. Det viktigste funnet i denne kartleggingen er at de kjente emisjonslinjene kan splittes opp i flere individuelle signaler. Dette tyder på at linjene representerer hver sin gruppe med ulike fysiske prosesser som har tilnærmet like signaler og romlig fordeling. Dette kan forklare hvorfor teorien er såpass sprikende på hva de forskjellige linjene skyldes.