Localization of Heat Sources in Mono- and Polycrystalline Si Solar Cells by Photoacoustic Measurements

The photoacoustic signal (PAS) depends on the spatial distribution of heat sources in the sample which is irradiated and on the modulation frequency of the radiation. In the case of solar cells, this distribution depends on (i) the optical absorption coefficient with respect to the applied radiation, (ii) the profile of the optically produced free carrier concentration influenced by recombination mechanism and free carrier diffusion, and (iii) in the case of electric current, on the spatial distribution of the internal resistance. The dependences of the PAS on the wavelength, the modulation frequency, and the load resistor are investigated in the case of mono‐ and polycristalline Si solar cells. The results lead to significant differences with respect to the free carrier profile and the site of the internal resistance in both the cases. Therefore, the investigation of the PAS is a comfortable and non‐destroying tool for the characterisation of solar cells or photovoltaic cells. Das photoakustische Signal (PAS) hängt von der räumlichen Verteilung der Wärmequellen in der bestrahlten Probe und der Modulationsfrequenz der Strahlung ab. Im Fall der Solarelemente hängt diese Verteilung ab von (i) dem optischen Absorptionskoeffizienten, (ii) dem Konzentrationsprofil der optisch generierten freien Ladungstrager, das seinerseits von dem Rekombinationsmechanismus und der Diffusion der freien Ladungsträger beeinflußt ist, und (iii) bei elektrischer Strombelastung von der räumlichen Verteilung des Innenwiderstandes. Es wird die Abhängigkeit des PAS von der Wellenllänge, der Modulationsfrequenz und dem Belastungswiderstand im Fall des mono‐ und des polykristallinen Si‐Solarelementes untersucht. Die Resultate führen zu signifikanten Unterschieden bezüglich des Profils der freien Ladungsträger und der Lage des Innenwiderstandes. Die Analyse des PAS erscheint deshalb als ein bequemes und zerstörungsfreies Werkzeug der Charakterisierung von Solar‐ bzw. Photoelementen.