Υπάρχουν διάφοροι τύποι ρεύματος μέσα στα ηλιακά στοιχεία, όπως το σκοτεινό ρεύμα, το αντίστροφο ρεύμα και το ρεύμα διαρροής. Αυτά τα ρεύματα έχουν ποικίλους βαθμούς επίδρασης στην ισχύ εξόδου των ηλιακών μονάδων. Η διάκριση των χαρακτηριστικών αυτών των ρευμάτων μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό των αιτιών της μη φυσιολογικής ισχύος εξόδου των μονάδων, συμβάλλοντας στην ολοκληρωμένη επίλυση των προβλημάτων.
Σκοτεινό Ρεύμα
Ορισμός
Το σκοτεινό ρεύμα, γνωστό και ως αντίστροφο ρεύμα κορεσμού χωρίς φωτισμό, αναφέρεται στο αντίστροφο συνεχές ρεύμα που παράγεται σε μια σύνδεση PN υπό συνθήκες αντίστροφης πόλωσης όταν δεν υπάρχει προσπίπτον φως. Γενικά προκαλείται από διάχυση φορέα ή ελαττώματα στην επιφάνεια και στο εσωτερικό της συσκευής, καθώς και από επιβλαβείς ακαθαρσίες.
Σχηματισμός
(1).Διαδικασία διάχυσης:Μέσα σε μια επαφή PN, υπάρχουν περισσότερα ηλεκτρόνια στην περιοχή N και περισσότερες οπές στην περιοχή P. Λόγω της διαφοράς συγκέντρωσης, τα ηλεκτρόνια στην περιοχή N διαχέονται προς την περιοχή P και οι οπές στην περιοχή P διαχέονται προς την περιοχή N. Αν και το ενσωματωμένο ηλεκτρικό πεδίο της επαφής PN αντιστέκεται σε αυτή τη διάχυση, αυτή εξακολουθεί να συμβαίνει μέχρι να επιτευχθεί δυναμική ισορροπία, σχηματίζοντας ένα ρεύμα διάχυσης.
(2).Ελαττώματα και ακαθαρσίες:Όταν υπάρχουν ελαττώματα στην επιφάνεια ή στο εσωτερικό της συσκευής, αυτά λειτουργούν ως κέντρα ανασυνδυασμού, παγιδεύοντας ηλεκτρόνια και οπές και διευκολύνοντας τον ανασυνδυασμό. Οι επιβλαβείς ακαθαρσίες παίζουν παρόμοιο ρόλο, συμβάλλοντας στον σχηματισμό σκοτεινού ρεύματος.
Σύγκρουση
Το σκοτεινό ρεύμα λαμβάνεται συχνά υπόψη κατά τη διαλογή πλακιδίων πυριτίου. Το υπερβολικό σκοτεινό ρεύμα υποδηλώνει κακή ποιότητα πλακιδίων, όπως πολλές επιφανειακές καταστάσεις, πολλά ελαττώματα πλέγματος, επιβλαβείς ακαθαρσίες ή υπερβολικά υψηλές συγκεντρώσεις προσμίξεων. Τα ηλιακά κύτταρα που κατασκευάζονται από τέτοια πλακίδια συνήθως εμφανίζουν χαμηλό χρόνο ζωής φορέων μειονοτήτων, οδηγώντας άμεσα σε χαμηλή απόδοση μετατροπής.
Σκοτεινό ρεύμα σε ηλιακά κύτταρα
Σε απλές διόδους, το σκοτεινό ρεύμα αντιστοιχεί στο αντίστροφο ρεύμα κορεσμού. Στα ηλιακά κύτταρα, ωστόσο, το σκοτεινό ρεύμα περιλαμβάνει το αντίστροφο ρεύμα κορεσμού, το ρεύμα διαρροής λεπτής στρώσης και το ρεύμα διαρροής όγκου.
Αντίστροφο ρεύμα κορεσμού
Ορισμός
Το αντίστροφο ρεύμα κορεσμού αναφέρεται στο ρεύμα σε μια σύνδεση PN όταν εφαρμόζεται αντίστροφη πόλωση. Η αντίστροφη τάση διευρύνει το στρώμα εξάντλησης, αυξάνοντας το ηλεκτρικό πεδίο και την δυναμική ενέργεια των ηλεκτρονίων. Αυτό δυσκολεύει τους φορείς πλειοψηφίας να διασχίσουν το φράγμα, μειώνοντας το ρεύμα διάχυσης σχεδόν στο μηδέν.
Σχηματισμός
1. Ρεύμα μετατόπισης: Το αυξημένο ηλεκτρικό πεδίο διευκολύνει την μετατόπιση των μειονοτικών φορέων στις περιοχές N και P, σχηματίζοντας ένα αντίστροφο ρεύμα.
2. Εξάρτηση από τη θερμοκρασία: Δεδομένου ότι οι φορείς μειονότητας παράγονται θερμικά, ο αριθμός τους είναι σταθερός σε μια δεδομένη θερμοκρασία, όπως και το αντίστροφο ρεύμα.
Ρεύμα διαρροής
Ορισμός
Τα ηλιακά κύτταρα μπορούν να χωριστούν σε τρεις περιοχές: λεπτό στρώμα (περιοχή N), στρώμα εξάντλησης (ένωση PN) και περιοχή όγκου (περιοχή P). Τα ελαττώματα και οι ακαθαρσίες σε αυτές τις περιοχές λειτουργούν ως κέντρα ανασυνδυασμού, παγιδεύοντας ηλεκτρόνια και οπές για να διευκολύνουν τον ανασυνδυασμό. Αυτή η διαδικασία παράγει μικρά ρεύματα, συμβάλλοντας στο μετρούμενο σκοτεινό ρεύμα.
Τύποι
· Ρεύμα διαρροής λεπτής στρώσης: Προκαλείται από ελαττώματα και ακαθαρσίες στη λεπτή στρώση.
· Ρεύμα διαρροής όγκου: Προκαλείται από ελαττώματα και ακαθαρσίες στην περιοχή του όγκου.
Σκοπός της δοκιμής σκοτεινού ρεύματος
1. Πρόληψη βλάβης
Όταν το κελί είναι αντίστροφα πολωμένο ή η πολικότητα της μονάδας είναι αντιστραφεί, το υπερβολικό σκοτεινό ρεύμα μπορεί να οδηγήσει σε ταχεία βλάβη του κελιού. Αν και σπάνιο, ο έλεγχος του σκοτεινού ρεύματος βοηθά στην πρόληψη τέτοιων περιστατικών.
2. Παρακολούθηση Διαδικασιών Παραγωγής
Η δοκιμή σκοτεινού ρεύματος βοηθά στον εντοπισμό πιθανών προβλημάτων διεργασίας. Το σκοτεινό ρεύμα αποτελείται από αντίστροφο ρεύμα κορεσμού, ρεύμα διαρροής λεπτής στρώσης και ρεύμα διαρροής χύδην, που αντιπροσωπεύονται από J1J_1J1, J2J_2J2 και J3J_3J3, αντίστοιχα.
Όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση:
· Περιοχή 1: Κυριαρχείται από J2J_2J2 (ρεύμα διαρροής λεπτής στρώσης).
· Περιοχή 2: Κυριαρχείται από J3J_3J3 (ρεύμα διαρροής όγκου).
· Περιοχή 3: Κυριαρχείται από J1J_1J1 (αντίστροφο ρεύμα κορεσμού).
Τα όρια αυτών των περιοχών καθορίζονται από συγκεκριμένες τάσεις δοκιμής.
Επιδράσεις τάσης
Όταν εφαρμόζεται τάση στο κελί, προκαλείται ηλεκτρική έγχυση στο πλακίδιο πυριτίου, διεγείροντας φορείς εκτός ισορροπίας. Όσο υψηλότερη είναι η τάση, τόσο περισσότεροι φορείς διεγείρονται, οδηγώντας σε υψηλότερο σκοτεινό ρεύμα. Ωστόσο, ο ρυθμός ανάπτυξης επιβραδύνεται καθώς αυξάνεται η τάση μέχρι να διασπαστεί το κελί.
Τυπικές δοκιμές
Το σκοτεινό ρεύμα συνήθως δοκιμάζεται στα 12V. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των δοκιμών με τις τυπικές καμπύλες, μπορεί να αξιολογηθεί η κατάσταση του στοιχείου:
· Το υπερβολικό σκοτεινό ρεύμα στην Περιοχή 1 υποδεικνύει προβλήματα στο λεπτό στρώμα.
· Το υπερβολικό σκοτεινό ρεύμα στην Περιοχή 2 υποδηλώνει προβλήματα στην περιοχή του όγκου.
· Το υπερβολικό σκοτεινό ρεύμα στην Περιοχή 3 υποδεικνύει προβλήματα με την επαφή PN, όπως διάχυση, εκτύπωση με οθόνη ή ασυνέπειες θερμοκρασίας.
Σύναψη
Η δοκιμή του σκοτεινού ρεύματος είναι ζωτικής σημασίας για τον εντοπισμό προβλημάτων που σχετίζονται με τη διαδικασία και τη βελτίωση της παραγωγής ηλιακών κυψελών.
