Charakterisierung der Fügezone zwischen Verbindungselement und Solarzelle

von Juliane Schmidt (18) und Gundula Böhmer (17, beide "Glückauf"-Gymnasium Dippoldiswalde)

Kategorie: Technik 2004
Betreuer: Gerd Bobe ("Glückauf"-Gymnasium Dippoldiswalde)
Wettbewerbsart: Jugend forscht

Gewonnene Preise:
  • Regionalsieger

Diese Arbeit befasst sich mit einem Teilproblem der Photovoltaik. Dabei wird die Charekterisierung der Verbindung zwischen einzelnen Solarzellen zu Modulen, bzw. zwischen Solarzelle und Kupferbändchen, näher untersucht. Um diese Verkettung hinreichend zu analysieren, werden Mikroschliffe von geklebten und gelöteten Solarzellen angefertigt. Die Zellen wurden mit verschiedenen Lotzusammensetzungen verbunden. Durch thermische Belastung wird diese Fügezone negativ beeinträchtigt. Diese Veränderung wurde durch Auslagerung der Solarzellen simuliert. Mit Licht- und Rasterelektronenmikroskop wurden die Mikroschliffe untersucht. Auf die bleifrei gelöteten Verbindungen wurde besonderen Wert gelegt, weil nach einer EU-Direktive ab 2006 Blei als Werkstoff eliminiert werden soll. Bei diesen Zellen wurde kaum eine Diffusion von Silber in Zinn festgestellt. Bei anderen Solarzellen, die bleihaltig gelötet wurden, konnte eine mit thermischer Belastung wachsende Zinn-Silber-Phase zwischen Lot und Leiterbahn nachgewiesen werden. Sie führte jedoch nicht zum Bruch der Verbindung. Weiterhin wurden zwei Leitkleber auf ihre Einsatzfähigkeit überprüft. Dabei wurde der Leitkleber E 3001-6-frozen durch seinen hohen Anteil an Silberpartikeln als gut eingestuft.

Charakterisierung der Fügezone zwischen Verbindungselement und Solarzelle