Der findes forskellige typer strøm i solceller, såsom mørkestrøm, omvendt strøm og lækstrøm. Disse strømme har varierende grad af indflydelse på solcellemodulers effekt. At skelne mellem disse strømmes karakteristika kan hjælpe med at identificere årsagerne til unormal modulers effekt, hvilket bidrager til en grundig løsning af problemerne.
Mørk strøm
Definition
Mørkestrøm, også kendt som omvendt mætningsstrøm uden belysning, refererer til den omvendte jævnstrøm, der genereres i en PN-forbindelse under omvendte forspændingsforhold, når der ikke er indfaldende lys. Det er generelt forårsaget af diffusion af bærebølgen eller defekter på overfladen og inde i enheden, samt skadelige urenheder.
Dannelse
(1).Diffusionsproces:Inde i en PN-overgang er der flere elektroner i N-regionen og flere huller i P-regionen. På grund af koncentrationsforskellen diffunderer elektroner i N-regionen mod P-regionen, og huller i P-regionen diffunderer mod N-regionen. Selvom det indbyggede elektriske felt i PN-overgangen modstår denne diffusion, forekommer den stadig, indtil der opnås en dynamisk ligevægt, hvorved der dannes en diffusionsstrøm.
(2).Defekter og urenheder:Når der findes defekter på overfladen eller inde i enheden, fungerer de som rekombinationscentre, der indfanger elektroner og huller og letter rekombination. Skadelige urenheder spiller en lignende rolle og bidrager til dannelsen af mørk strøm.
Indvirkning
Mørkestrøm tages ofte i betragtning under sortering af siliciumwafere. For høj mørkestrøm indikerer dårlig waferkvalitet, såsom mange overfladetilstande, adskillige gitterdefekter, skadelige urenheder eller for høje doteringskoncentrationer. Solceller fremstillet af sådanne wafere udviser normalt en lav levetid for minoritetsbærere, hvilket direkte fører til lav konverteringseffektivitet.
Mørk strøm i solceller
I simple dioder svarer mørkstrøm til omvendt mætningsstrøm. I solceller omfatter mørkstrøm derimod omvendt mætningsstrøm, tyndtlagslækstrøm og bulklækstrøm.
Omvendt mætningsstrøm
Definition
Omvendt mætningsstrøm refererer til strømmen i en PN-forbindelse, når der anvendes omvendt bias. Den omvendte spænding udvider udtømningslaget, hvilket øger det elektriske felt og elektronernes potentielle energi. Dette gør det vanskeligt for de fleste ladningsbærere at krydse barrieren, hvilket reducerer diffusionsstrømmen til næsten nul.
Dannelse
1. Driftstrøm: Det øgede elektriske felt gør det lettere for minoritetsbærere i N- og P-regionerne at drive, hvilket danner en omvendt strøm.
2. Temperaturafhængighed: Da minoritetsbærere genereres termisk, er deres antal konstant ved en given temperatur, og det samme er den omvendte strøm.
Lækstrøm
Definition
Solceller kan opdeles i tre områder: tyndt lag (N-område), udtømningslag (PN-overgang) og bulkområde (P-område). Defekter og urenheder i disse områder fungerer som rekombinationscentre, der indfanger elektroner og huller for at fremme rekombination. Denne proces genererer små strømme, der bidrager til den målte mørkestrøm.
Typer
· Tyndtlagslækstrøm: Forårsaget af defekter og urenheder i det tynde lag.
· Lækstrøm i bulk: Forårsaget af defekter og urenheder i bulkområdet.
Formålet med test af mørkestrøm
1. Forebyggelse af nedbrud
Når cellen er omvendt forspændt, eller modulets polaritet er omvendt, kan for høj mørk strøm føre til hurtigt cellenedbrud. Selvom det er sjældent, hjælper test af mørk strøm med at forhindre sådanne hændelser.
2. Overvågning af produktionsprocesser
Test af mørkestrøm hjælper med at identificere potentielle procesproblemer. Mørkestrøm består af omvendt mætningsstrøm, tyndtlagslækstrøm og bulklækstrøm, repræsenteret af henholdsvis J1J_1J1, J2J_2J2 og J3J_3J3.
Når der anvendes omvendt spænding:
· Region 1: Domineret af J2J_2J2 (tyndtlagslækstrøm).
· Region 2: Domineret af J3J_3J3 (bulklækstrøm).
· Region 3: Domineret af J1J_1J1 (omvendt mætningsstrøm).
Grænserne for disse områder bestemmes af specifikke testspændinger.
Spændingseffekter
Når en spænding påføres cellen, forårsager det elektrisk indsprøjtning i siliciumskiven, hvilket exciterer ikke-ligevægtsbærere. Jo højere spændingen er, desto flere bærere exciteres, hvilket fører til højere mørk strøm. Væksthastigheden aftager dog, når spændingen stiger, indtil cellen er nedbrudt.
Standardtestning
Mørkestrøm testes typisk ved 12V. Ved at sammenligne testresultaterne med standardkurver kan cellens tilstand vurderes:
· For høj mørk strøm i Region 1 indikerer problemer i det tynde lag.
· For stor mørkstrøm i Region 2 tyder på problemer i hovedregionen.
· For høj mørk strøm i region 3 indikerer problemer med PN-overgangen, såsom diffusion, serigrafi eller temperaturuoverensstemmelser.
Konklusion
Test af mørkestrøm er afgørende for at identificere procesrelaterede problemer og forbedre solcelleproduktionen.
