Unutar solarnih ćelija postoje različite vrste struja, kao što su tamna struja, inverzna struja i struja curenja. Ove struje imaju različit stepen uticaja na izlaznu snagu solarnih modula. Razlikovanje karakteristika ovih struja može pomoći u identifikaciji uzroka abnormalne izlazne snage modula, doprinoseći temeljnom rješavanju problema.
Tamna struja
Definicija
Tamna struja, poznata i kao struja inverzne zasićenosti bez osvjetljenja, odnosi se na inverznu istosmjernu struju generiranu u PN spoju pod uvjetima inverzne polarizacije kada nema upadnog svjetla. Obično je uzrokovana difuzijom nosioca ili defektima na površini i unutar uređaja, kao i štetnim nečistoćama.
Formacija
(1).Proces difuzije:Unutar PN spoja, ima više elektrona u N-području i više šupljina u P-području. Zbog razlike u koncentraciji, elektroni u N-području difundiraju prema P-području, a šupljine u P-području difundiraju prema N-području. Iako ugrađeno električno polje PN spoja opire se ovoj difuziji, ona se ipak događa sve dok se ne postigne dinamička ravnoteža, formirajući difuzijsku struju.
(2).Nedostaci i nečistoće:Kada defekti postoje na površini ili unutar uređaja, oni djeluju kao centri rekombinacije, hvatajući elektrone i šupljine i olakšavajući rekombinaciju. Štetne nečistoće igraju sličnu ulogu, doprinoseći stvaranju tamne struje.
Utjecaj
Tamna struja se često uzima u obzir tokom sortiranja silicijumskih pločica. Prekomjerna tamna struja ukazuje na loš kvalitet pločice, kao što su mnoga površinska stanja, brojni defekti rešetke, štetne nečistoće ili previsoke koncentracije dopiranja. Solarne ćelije napravljene od takvih pločica obično pokazuju nizak vijek trajanja manjinskih nosioca, što direktno dovodi do niske efikasnosti konverzije.
Tamna struja u solarnim ćelijama
Kod jednostavnih dioda, tamna struja odgovara obrnutoj struji zasićenja. Međutim, kod solarnih ćelija, tamna struja uključuje obrnutu struju zasićenja, struju curenja tankog sloja i struju curenja u masi.
Struja obrnutog zasićenja
Definicija
Struja inverznog zasićenja odnosi se na struju u PN spoju kada se primijeni inverzna polarizacija. Inverzni napon širi osiromašeni sloj, povećavajući električno polje i potencijalnu energiju elektrona. To otežava većinskim nosiocima prelazak barijere, smanjujući struju difuzije gotovo na nulu.
Formacija
1. Struja drifta: Povećano električno polje olakšava drift manjinskih nosilaca u N i P regijama, formirajući obrnutu struju.
2. Zavisnost od temperature: Budući da se manjinski nosioci termički generišu, njihov broj je konstantan na datoj temperaturi, kao i obrnuta struja.
Struja curenja
Definicija
Solarne ćelije se mogu podijeliti u tri regije: tanki sloj (N-regija), osiromašeni sloj (PN spoj) i regija sa zapreminom (P-regija). Defekti i nečistoće u ovim regijama djeluju kao centri rekombinacije, hvatajući elektrone i šupljine kako bi olakšali rekombinaciju. Ovaj proces generira male struje, doprinoseći izmjerenoj tamnoj struji.
Vrste
· Struja curenja tankog sloja: Uzrokovana defektima i nečistoćama u tankom sloju.
· Struja curenja u rasutom stanju: Uzrokovana defektima i nečistoćama u području rasutog materijala.
Svrha ispitivanja tamne struje
1. Sprečavanje kvara
Kada je ćelija obrnuto polarizirana ili je polaritet modula obrnut, prekomjerna tamna struja može dovesti do brzog kvara ćelije. Iako rijetko, testiranje tamne struje pomaže u sprječavanju takvih pojava.
2. Praćenje proizvodnih procesa
Ispitivanje tamnom strujom pomaže u identifikaciji potencijalnih problema u procesu. Tamna struja se sastoji od struje obrnutog zasićenja, struje curenja tankog sloja i struje curenja u masi, predstavljene sa J1J_1J1, J2J_2J2 i J3J_3J3, respektivno.
Kada se primijeni obrnuti napon:
· Regija 1: Dominira J2J_2J2 (struja curenja tankog sloja).
· Regija 2: Dominira J3J_3J3 (struja curenja u rasutom stanju).
· Regija 3: Dominira J1J_1J1 (struja obrnutog zasićenja).
Granice ovih područja određene su specifičnim ispitnim naponima.
Efekti napona
Kada se na ćeliju primijeni napon, on uzrokuje električnu injekciju u silicijumsku pločicu, pobuđujući neravnotežne nosioce. Što je veći napon, to je više nosioca pobuđeno, što dovodi do veće tamne struje. Međutim, stopa rasta se usporava kako se napon povećava sve dok se ćelija ne razbije.
Standardno testiranje
Tamna struja se obično testira na 12V. Poređenjem rezultata testa sa standardnim krivuljama, može se procijeniti stanje ćelije:
· Prekomjerna tamna struja u Regiji 1 ukazuje na probleme u tankom sloju.
· Prekomjerna tamna struja u Regiji 2 ukazuje na probleme u glavnoj regiji.
· Prekomjerna tamna struja u Regiji 3 ukazuje na probleme sa PN spojem, kao što su difuzija, sitotisak ili temperaturne nedosljednosti.
Zaključak
Testiranje tamne struje je ključno za identifikaciju problema povezanih s procesom i poboljšanje proizvodnje solarnih ćelija.
