Вътре в слънчевите клетки има различни видове ток, като например тъмен ток, обратен ток и ток на утечка. Тези токове имат различна степен на влияние върху изходната мощност на слънчевите модули. Разграничаването на характеристиките на тези токове може да помогне за идентифициране на причините за анормална изходна мощност на модулите, допринасяйки за цялостно разрешаване на проблемите.
Тъмно течение
Определение
Тъмен ток, известен още като обратен ток на насищане при липса на осветление, се отнася до обратния постоянен ток, генериран в PN преход при условия на обратно отклонение, когато няма падаща светлина. Той обикновено се причинява от дифузия на носителите или дефекти на повърхността и вътре в устройството, както и от вредни примеси.
Формация
(1).Процес на дифузия:Вътре в PN-прехода има повече електрони в N-областта и повече дупки в P-областта. Поради разликата в концентрациите, електроните в N-областта дифундират към P-областта, а дупките в P-областта дифундират към N-областта. Въпреки че вграденото електрическо поле на PN-прехода се съпротивлява на тази дифузия, тя все пак се случва, докато се постигне динамично равновесие, образувайки дифузионен ток.
(2).Дефекти и примеси:Когато на повърхността или вътре в устройството съществуват дефекти, те действат като рекомбинационни центрове, улавяйки електрони и дупки и улеснявайки рекомбинацията. Вредните примеси играят подобна роля, допринасяйки за образуването на тъмен ток.
Въздействие
Тъмният ток често се взема предвид при сортирането на силициеви пластини. Прекомерният тъмен ток показва лошо качество на пластината, като например много повърхностни състояния, множество дефекти в решетката, вредни примеси или прекалено високи концентрации на легиране. Слънчевите клетки, изработени от такива пластини, обикновено показват нисък живот на неосновните носители, което директно води до ниска ефективност на преобразуване.
Тъмен ток в слънчеви клетки
В прости диоди, тъмният ток съответства на обратен ток на насищане. В слънчевите клетки обаче, тъмният ток включва обратен ток на насищане, ток на утечка в тънък слой и ток на утечка в обема.
Обратен ток на насищане
Определение
Обратният ток на насищане се отнася до тока в PN преход, когато се приложи обратно напрежение. Обратното напрежение разширява обеднения слой, увеличавайки електрическото поле и потенциалната енергия на електроните. Това затруднява преминаването на бариерата от основните носители, намалявайки дифузионния ток почти до нула.
Формация
1. Дрейфов ток: Увеличеното електрическо поле улеснява дрейфа на неосновните носители в N и P областите, образувайки обратен ток.
2. Температурна зависимост: Тъй като неосновните носители се генерират термично, техният брой е постоянен при дадена температура, както и обратният ток.
Ток на утечка
Определение
Слънчевите клетки могат да бъдат разделени на три области: тънък слой (N-област), изтощен слой (PN-преход) и обемна област (P-област). Дефектите и примесите в тези области действат като рекомбинационни центрове, улавяйки електрони и дупки, за да улеснят рекомбинацията. Този процес генерира малки токове, допринасящи за измерения тъмен ток.
Видове
· Ток на утечка в тънък слой: Причинен от дефекти и примеси в тънкия слой.
· Ток на утечка в обем: Причинен от дефекти и примеси в обемната област.
Цел на тестването с тъмен ток
1. Предотвратяване на повреда
Когато клетката е обратно преднапрежена или полярността на модула е обърната, прекомерният тъмен ток може да доведе до бързо разрушаване на клетката. Макар и рядко, тестването на тъмен ток помага за предотвратяване на подобни събития.
2. Мониторинг на производствените процеси
Тестването с тъмен ток помага за идентифициране на потенциални проблеми в процеса. Тъмният ток се състои от обратен ток на насищане, ток на утечка в тънък слой и ток на утечка в обем, представени съответно от J1J_1J1, J2J_2J2 и J3J_3J3.
Когато се приложи обратно напрежение:
· Регион 1: Доминиран от J2J_2J2 (ток на утечка в тънък слой).
· Регион 2: Доминиран от J3J_3J3 (ток на утечка в насипно състояние).
· Регион 3: Доминиран от J1J_1J1 (обратен ток на насищане).
Границите на тези области се определят от специфични тестови напрежения.
Ефекти на напрежението
Когато към клетката се приложи напрежение, това предизвиква електрическо инжектиране в силициевата пластина, възбуждайки неравновесни носители. Колкото по-високо е напрежението, толкова повече носители се възбуждат, което води до по-висок тъмен ток. Скоростта на растеж обаче се забавя с увеличаване на напрежението, докато клетката не се разруши.
Стандартно тестване
Тъмният ток обикновено се тества при 12V. Чрез сравняване на резултатите от теста със стандартните криви може да се оцени състоянието на клетката:
· Прекомерният тъмен ток в Регион 1 показва проблеми в тънкия слой.
· Прекомерният тъмен ток в Регион 2 предполага проблеми в областта на обема.
· Прекомерният тъмен ток в Регион 3 показва проблеми с PN прехода, като дифузия, ситопечат или температурни несъответствия.
Заключение
Тестването на тъмен ток е от решаващо значение за идентифициране на проблеми, свързани с процеса, и подобряване на производството на слънчеви клетки.
