Entwicklung eines Lichtmodulator-basierten Messsystems zur Bestimmung der externen Quanteneffizienz von Mehrfachsolarzellen

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Die externe Quanteneffizienz (EQE) ist ein Schlüsselparameter in der Erforschung, Entwicklung und Kalibrierung von Solarzellen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines neuartigen Messsystems, das die bisher zeitaufwändige sequentielle EQE-Charakterisierung durch einen neuen Multiplexansatz unter Verwendung von MEMS Flächenlichtmodulatoren um bis zu zwei Größenordnungen beschleunigt. Die thematischen Schwerpunkte dieser Arbeit sind die Auslegung, Entwicklung und Steuerung von Lichtmodulator-gestützten Breitbandspektrometern, die Realisierung eines anwendungsspezifischen Messverstärkers sowie die Integration dieser Teilsysteme zu einem automatisierten Hochgeschwindigkeits-Messsystem. Anhand von Vergleichsmessungen an Solarzellen mit bis zu vier Teilzellen wird die Funktionalität des Messsystems für einen Spektralbereich von 300 nm bis 2000 nm validiert. Somit ist es schließlich möglich, z. B. die EQE einer Dreifachsolarzelle innerhalb von wenigen Sekunden zu charakterisieren während dieselbe Messung mit bisherigen Messsystemen Minuten bis Stunden dauert. Die vormals zeitintensive Messgröße wird somit nahezu instantan messbar.