Röntgenanalyse für solare Schichten

Vor etwa drei Jahren kamen Unternehmen aus der Photovoltaikbranche auf Norbert Langhoff zu; sein Unternehmen, die IfG Institute for Scientific Instruments GmbH, entwickelt hochkomplizierte Röntgensysteme zur Analyse von Werkstoffen. „Elbrus XRF“ heißt die Lösung, welche die Beschichtung von PV-Modulen untersucht.

Besonders in der Stoff- und Strukturanalyse gewähren die von der IfG entwickelten Geräte und Verfahren völlig neue „Einsichten”. Eines bestimmt für Museen die Echtheit von Gemälden durch Analyse der Farbpigmente. Andere finden Anwendung in der medizinischen Diagnostik und Therapie, zum Beispiel in der Tumortherapie zur punktgenauen Bekämpfung von Krebszellen.

Bei der Herstellung von PV-Modulen der sogenannten CIGS-Technologie, einer Dünnschichttechnologie, werden submikrometerfeine Schichten von Molybdän, Kupfer, Indium, Gallium und Selen auf einen Glasträger aufgedampft. Für eine hochwertige, einwandfreie Beschichtung kommt es neben der Zusammensetzung auch auf deren exakte Dicke an. Mit Hilfe des vom IfG entwickelten Messsystems „Elbrus“ lassen sich Schichtdicke und Zusammensetzung schon während des Herstellungsprozesses prüfen und Ungenauigkeiten korrigieren.

Das geschieht mit Hilfe der Röntgenfluoreszenzanalyse. Kurzwelliges Röntgenlicht mit einer Wellenlänge von wenigen Nanometern wird über eine Röntgenoptik auf das Material – die beschichteten Glasträger – fokussiert. Trifft das Licht darauf, werden aus den Atomen Elektronen aus tiefer gelegenen Energieniveaus herausgelöst, die entstehenden Löcher werden mit Elektronen aus höheren Energieniveaus gefüllt. Die Energiedifferenz wird in Form von Fluoreszenzstrahlung emittiert. Die ausgesendete Strahlung wird von hochsensiblen Detektoren in einem Messkopf analysiert. Sie ist charakteristisch für den jeweiligen Stoff, so dass sowohl die Art des Elementes als auch sein quantitativer Anteil bestimmt werden.

Die besondere Herausforderung ist, dass die CIGS-Schichten nicht nur auf planes Glas, sondern häufig auf Glasröhren abgeschieden werden. Langhoffs Unternehmen ist bislang weltweit das einzige, das diese Analyse-Herausforderung meistert.

Link: www.ifg-adlershof.de