Das Verfahren basiert auf der Messung des lokalen Kurzschlussstroms Isc in der Zelle, der durch entsprechende Anregung erzeugt wird. Zur Messung wird die Solarzelle kontaktiert und lokal mit Laserlicht bestrahlt. Vorteile sind der einfache Aufbau und die hohe Auflösung, Nachteil ist die Notwendigkeit der Kontaktierung der Probe, weshalb nur fertiggestellte Zellen untersucht werden können. Vorhersagen über Lebensdauer, Mobilität oder Defektdetails sind möglich.
Aus dem gemessenen Kurzschlussstrom lässt sich die externe Quanteneffizienz über folgende Formel bestimmen:
\(EQE = \cfrac{I_{SC}\cdot h \cfrac{c}{\lambda}}{P \cdot e}\)
wobei P die Laserleistung und λ die Wellenlänge ist. Der externe Quantenertrag hängt von den Eigenschaften des Zellvolumens, aber auch von den Reflexionseigenschaften der Oberfläche ab. Wenn die Reflexion vernachlässigt werden kann, bestimmt der folgende Mechanismus den EQE:
Rekombination von Minoritätsladungsträgern im Volumen
Rekombination von Minoritätsladungsträgern an den Oberflächen auf der Vorder- und Rückseite
Shunts in der Solarzelle
Der interne Quantenertrag IQE berücksichtigt die Reflexion des Lichts an der Oberfläche:
\(IQE = EQE\cfrac{1}{1 - R(\lambda)}\)
Um die Diffusionslänge zu bestimmen, muss die IQE für mindestens 4 verschiedene Wellenlängen gemessen werden, die sich in ihrer Eindringtiefe unterscheiden sollten. Die Steigung von 1/IQE vs. 1/a ist der Kehrwert der effektiven Diffusionslänge.
Fig. 1: internal quantum efficiency of a solar cell measured with 4 different wavelength
Verknüpfte Branchen und Applikationen: Epitaxieschichten und dünne Filme, Fotovoltaik
