Hi ha diversos tipus de corrent dins de les cèl·lules solars, com ara el corrent de foscor, el corrent invers i el corrent de fuita. Aquests corrents tenen diversos graus d'impacte en la potència de sortida dels mòduls solars. Distingir les característiques d'aquests corrents pot ajudar a identificar les causes de la potència de sortida anormal del mòdul, contribuint a una resolució completa dels problemes.
Corrent fosc
Definició
El corrent fosc, també conegut com a corrent de saturació inversa sense il·luminació, es refereix al corrent continu invers generat en una unió PN en condicions de polarització inversa quan no hi ha llum incident. Generalment és causat per la difusió del portador o defectes a la superfície i a l'interior del dispositiu, així com per impureses nocives.
Formació
(1).Procés de difusió:Dins d'una unió PN, hi ha més electrons a la regió N i més forats a la regió P. A causa de la diferència de concentració, els electrons de la regió N es difonen cap a la regió P, i els forats de la regió P es difonen cap a la regió N. Tot i que el camp elèctric integrat de la unió PN resisteix aquesta difusió, encara es produeix fins que s'aconsegueix un equilibri dinàmic, formant un corrent de difusió.
(2).Defectes i impureses:Quan existeixen defectes a la superfície o a l'interior del dispositiu, actuen com a centres de recombinació, capturant electrons i forats i facilitant la recombinació. Les impureses nocives tenen un paper similar, contribuint a la formació del corrent fosc.
Impacte
Sovint es té en compte el corrent fosc durant la classificació de les oblies de silici. Un corrent fosc excessiu indica una mala qualitat de l'oblia, com ara molts estats superficials, nombrosos defectes de xarxa, impureses nocives o concentracions de dopatge massa altes. Les cèl·lules solars fetes amb aquestes oblies solen presentar vides de vida dels portadors minoritaris baixes, cosa que condueix directament a una baixa eficiència de conversió.
Corrent fosc en cèl·lules solars
En els díodes simples, el corrent de foscor correspon al corrent de saturació invers. En les cèl·lules solars, però, el corrent de foscor inclou el corrent de saturació invers, el corrent de fuita de capa fina i el corrent de fuita massiu.
Corrent de saturació inversa
Definició
El corrent de saturació inversa es refereix al corrent en una unió PN quan s'aplica una polarització inversa. El voltatge invers eixampla la capa de depleció, augmentant el camp elèctric i l'energia potencial dels electrons. Això dificulta que els portadors majoritaris creuin la barrera, reduint el corrent de difusió a gairebé zero.
Formació
1. Corrent de deriva: L'augment del camp elèctric facilita que els portadors minoritaris de les regions N i P es desplacin, formant un corrent invers.
2. Dependència de la temperatura: Com que els portadors minoritaris es generen tèrmicament, el seu nombre és constant a una temperatura determinada, i també ho és el corrent invers.
Corrent de fuita
Definició
Les cèl·lules solars es poden dividir en tres regions: capa fina (regió N), capa de depleció (unió PN) i regió de volum (regió P). Els defectes i les impureses d'aquestes regions actuen com a centres de recombinació, capturant electrons i forats per facilitar la recombinació. Aquest procés genera petits corrents, que contribueixen al corrent fosc mesurat.
Tipus
· Corrent de fuita de capa fina: causat per defectes i impureses a la capa fina.
· Corrent de fuita a granel: Causat per defectes i impureses a la regió a granel.
Propòsit de les proves de corrent fosc
1. Prevenció de les avaries
Quan la cel·la està polaritzada inversament o la polaritat del mòdul s'inverteix, un corrent de foscor excessiu pot provocar una ràpida ruptura de la cel·la. Tot i que és poc freqüent, provar el corrent de foscor ajuda a prevenir aquestes ocurrències.
2. Monitorització dels processos de producció
Les proves de corrent fosc ajuden a identificar possibles problemes del procés. El corrent fosc es compon del corrent de saturació inversa, el corrent de fuita de capa fina i el corrent de fuita massiu, representats per J1J_1J1, J2J_2J2 i J3J_3J3, respectivament.
Quan s'aplica voltatge invers:
· Regió 1: Dominada per J2J_2J2 (corrent de fuita de capa fina).
· Regió 2: Dominada per J3J_3J3 (corrent de fuita massiu).
· Regió 3: Dominada per J1J_1J1 (corrent de saturació inversa).
Els límits d'aquestes regions es determinen mitjançant voltatges de prova específics.
Efectes de voltatge
Quan s'aplica un voltatge a la cel·la, es provoca una injecció elèctrica a la làmina de silici, excitant els portadors que no estan en equilibri. Com més alt sigui el voltatge, més portadors s'exciten, cosa que porta a un corrent fosc més elevat. Tanmateix, la taxa de creixement disminueix a mesura que augmenta el voltatge fins que la cel·la es trenca.
Proves estàndard
El corrent de foscor es prova normalment a 12 V. Comparant els resultats de la prova amb les corbes estàndard, es pot avaluar l'estat de la cel·la:
· Un corrent fosc excessiu a la Regió 1 indica problemes a la capa fina.
· Un corrent fosc excessiu a la Regió 2 suggereix problemes a la regió del volum.
· Un corrent fosc excessiu a la Regió 3 indica problemes amb la unió PN, com ara difusió, serigrafia o inconsistències de temperatura.
Conclusió
Provar el corrent fosc és crucial per identificar problemes relacionats amb el procés i millorar la producció de cèl·lules solars.
