Uvnitř solárních článků probíhají různé typy proudu, jako je temný proud, zpětný proud a svodový proud. Tyto proudy mají různý vliv na výkon solárních modulů. Rozlišování charakteristik těchto proudů může pomoci identifikovat příčiny abnormálního výkonu modulů a přispět k důkladnému vyřešení problémů.
Temný proud
Definice
Temný proud, známý také jako reverzní saturační proud bez osvětlení, označuje reverzní stejnosměrný proud generovaný v PN přechodu za podmínek reverzního předpětí, když nedopadá žádné světlo. Je obvykle způsoben difúzí nosičů náboje nebo defekty na povrchu a uvnitř součástky, jakož i škodlivými nečistotami.
Formace
(1).Difúzní proces:Uvnitř PN přechodu je více elektronů v N-oblasti a více děr v P-oblasti. V důsledku rozdílu koncentrací elektrony v N-oblasti difundují směrem k P-oblasti a díry v P-oblasti difundují směrem k N-oblasti. Přestože vestavěné elektrické pole PN přechodu této difuzi brání, stále k ní dochází, dokud není dosaženo dynamické rovnováhy, čímž vzniká difuzní proud.
(2).Vady a nečistoty:Pokud se na povrchu nebo uvnitř zařízení vyskytují defekty, fungují jako rekombinační centra, zachycují elektrony a díry a usnadňují rekombinaci. Škodlivé nečistoty hrají podobnou roli a přispívají ke vzniku temného proudu.
Dopad
Při třídění křemíkových destiček se často uvažuje o temném proudu. Nadměrný temný proud naznačuje špatnou kvalitu destičky, jako je mnoho povrchových stavů, četné mřížkové defekty, škodlivé nečistoty nebo příliš vysoké koncentrace dopingu. Solární články vyrobené z takových destiček obvykle vykazují nízkou životnost minoritních nosičů náboje, což přímo vede k nízké účinnosti konverze.
Temný proud v solárních článcích
V jednoduchých diodách odpovídá temný proud proudu zpětného saturačního proudu. V solárních článcích však temný proud zahrnuje proud zpětného saturačního proudu, svodový proud tenké vrstvy a objemový svodový proud.
Reverzní saturační proud
Definice
Reverzní saturační proud označuje proud v PN přechodu, když je aplikováno reverzní předpětí. Reverzní napětí rozšiřuje vrstvu ochuzeného náboje, čímž zvyšuje elektrické pole a potenciální energii elektronů. To ztěžuje většinovým nosičům průchod bariérou a snižuje difuzní proud téměř na nulu.
Formace
1. Driftový proud: Zvýšené elektrické pole usnadňuje drift minoritních nosičů v oblastech N a P, čímž vzniká zpětný proud.
2. Teplotní závislost: Protože minoritní nosiče náboje jsou generovány tepelně, jejich počet je při dané teplotě konstantní, stejně jako zpětný proud.
Svodový proud
Definice
Solární články lze rozdělit do tří oblastí: tenká vrstva (N-oblast), ochuzená vrstva (PN přechod) a objemová oblast (P-oblast). Defekty a nečistoty v těchto oblastech fungují jako rekombinační centra, zachycují elektrony a díry a usnadňují rekombinaci. Tento proces generuje malé proudy, které přispívají k měřenému tmavému proudu.
Typy
· Svodový proud tenké vrstvy: Způsoben vadami a nečistotami v tenké vrstvě.
· Svodový proud v objemu: Způsoben vadami a nečistotami v objemové oblasti.
Účel testování temným proudem
1. Předcházení poruchám
Pokud je článek zapojen v reverzním směru nebo je obrácená polarita modulu, může nadměrný temný proud vést k rychlému selhání článku. I když je to vzácné, testování temného proudu pomáhá těmto jevům předcházet.
2. Monitorování výrobních procesů
Testování temným proudem pomáhá identifikovat potenciální problémy s procesem. Temný proud se skládá z reverzního saturačního proudu, svodového proudu tenké vrstvy a objemového svodového proudu, které jsou reprezentovány J1J_1J1, J2J_2J2 a J3J_3J3.
Při použití zpětného napětí:
· Region 1: Dominantní je J2J_2J2 (svodový proud tenké vrstvy).
· Region 2: Dominantní je J3J_3J3 (hromadný svodový proud).
· Region 3: Dominantní je J1J_1J1 (reverzní saturační proud).
Hranice těchto oblastí jsou určeny specifickými zkušebními napětími.
Vlivy napětí
Když je na článek aplikováno napětí, způsobí to elektrickou injekci do křemíkového plátku, čímž se excitují nerovnovážné nosiče náboje. Čím vyšší je napětí, tím více nosičů je excitováno, což vede k vyššímu tmavému proudu. Rychlost růstu se však s rostoucím napětím zpomaluje, dokud se článek nerozbije.
Standardní testování
Proud za tmy se obvykle testuje při 12 V. Porovnáním výsledků testu se standardními křivkami lze posoudit stav článku:
· Nadměrný temný proud v oblasti 1 naznačuje problémy v tenké vrstvě.
· Nadměrný temný proud v oblasti 2 naznačuje problémy v objemové oblasti.
· Nadměrný tmavý proud v oblasti 3 indikuje problémy s PN přechodem, jako je difúze, sítotisk nebo teplotní nekonzistence.
Závěr
Testování temného proudu je klíčové pro identifikaci problémů souvisejících s procesem a zlepšení výroby solárních článků.
