Päikesepatareide sees on erinevat tüüpi voolusid, näiteks tumevool, vastuvool ja lekkevool. Need voolud mõjutavad päikesemoodulite väljundvõimsust erineval määral. Nende voolude omaduste eristamine aitab tuvastada moodulite ebanormaalse väljundvõimsuse põhjuseid, aidates kaasa probleemide põhjalikule lahendamisele.
Tume vool
Definitsioon
Tumevool, tuntud ka kui pöördküllastusvool valgustuseta, viitab PN-siirdes pöördpinge tingimustes tekkivale pöördvoolule, kui langevat valgust pole. Selle põhjuseks on tavaliselt laengukandjate difusioon või seadme pinnal ja sees olevad defektid, samuti kahjulikud lisandid.
Moodustamine
(1).Difusiooniprotsess:PN-siirde sees on N-piirkonnas rohkem elektrone ja P-piirkonnas rohkem auke. Kontsentratsioonide erinevuse tõttu difundeeruvad N-piirkonna elektronid P-piirkonna suunas ja P-piirkonna augud difundeeruvad N-piirkonna suunas. Kuigi PN-siirde sisseehitatud elektriväli takistab seda difusiooni, toimub see ikkagi, kuni saavutatakse dünaamiline tasakaal, moodustades difusioonivoolu.
(2).Defektid ja lisandid:Kui seadme pinnal või sees on defekte, toimivad need rekombinatsioonikeskustena, püüdes kinni elektrone ja auke ning hõlbustades rekombinatsiooni. Kahjulikud lisandid mängivad sarnast rolli, aidates kaasa tumevoolu tekkele.
Mõju
Räniplaatide sorteerimisel arvestatakse sageli tumevooluga. Liigne tumevool viitab plaatide halvale kvaliteedile, näiteks paljudele pinnaseisunditele, arvukatele võredefektidele, kahjulikele lisanditele või liiga kõrgele dopeerimiskontsentratsioonile. Sellistest plaatidest valmistatud päikesepatareidel on tavaliselt lühike vähemuslaengukandjate eluiga, mis viib otseselt madala muundamise efektiivsuseni.
Tume vool päikesepatareides
Lihtsates dioodides vastab tumevool vastuküllastusvoolule. Päikesepatareides hõlmab tumevool aga vastuküllastusvoolu, õhukese kihi lekkevoolu ja mahu lekkevoolu.
Vastupidine küllastusvool
Definitsioon
Vastupidine küllastusvool viitab voolule PN-siirdes vastupinge rakendamisel. Vastupinge laiendab tühjenduskihti, suurendades elektrivälja ja elektronide potentsiaalset energiat. See raskendab enamuslaengukandjate läbimist barjäärist, vähendades difusioonivoolu peaaegu nullini.
Moodustamine
1. Triivvool: suurenenud elektriväli hõlbustab vähemuslaengukandjate triivimist N- ja P-piirkondades, moodustades vastuvoolu.
2. Temperatuurisõltuvus: Kuna vähemuslaengukandjad tekivad termiliselt, on nende arv antud temperatuuril konstantne ja sama kehtib ka vastuvoolu kohta.
Lekkevool
Definitsioon
Päikesepatareid saab jagada kolmeks piirkonnaks: õhuke kiht (N-piirkond), vaesestamiskiht (PN-siire) ja põhikiht (P-piirkond). Nendes piirkondades olevad defektid ja lisandid toimivad rekombinatsioonikeskustena, püüdes kinni elektrone ja auke rekombinatsiooni hõlbustamiseks. See protsess tekitab väikeseid voolusid, mis aitavad kaasa mõõdetud tumevoolule.
Tüübid
· Õhukese kihi lekkevool: põhjustatud õhukese kihi defektidest ja lisanditest.
· Mahu lekkevool: põhjustatud mahu piirkonnas esinevatest defektidest ja lisanditest.
Tumevoolu testimise eesmärk
1. Rikete ennetamine
Kui element on vastupingega või mooduli polaarsus on vastupidine, võib liigne tumevool põhjustada elemendi kiire lagunemise. Kuigi see on haruldane, aitab tumevoolu testimine selliseid juhtumeid vältida.
2. Tootmisprotsesside jälgimine
Tumevoolu testimine aitab tuvastada võimalikke protsessiprobleeme. Tumevool koosneb pöördküllastusvoolust, õhukese kihi lekkevoolust ja mahu lekkevoolust, mida tähistavad vastavalt J1J_1J1, J2J_2J2 ja J3J_3J3.
Vastupidise pinge rakendamisel:
· Piirkond 1: Domineerib J2J_2J2 (õhukese kihi lekkevool).
· Piirkond 2: Domineerib J3J_3J3 (lekkevool).
· Piirkond 3: Domineerib J1J_1J1 (vastupidine küllastusvool).
Nende piirkondade piirid määratakse kindlaks spetsiifiliste testpingete abil.
Pinge mõjud
Kui elemendile rakendatakse pinget, põhjustab see räniplaadile elektrilise süstimise, ergastades mittetasakaalulisi laengukandjaid. Mida kõrgem on pinge, seda rohkem laengukandjaid ergastab, mis viib suurema tumevooluni. Kasvukiirus aga aeglustub pinge suurenedes, kuni element laguneb.
Standardtestimine
Tumevoolu mõõdetakse tavaliselt 12 V pingel. Testitulemuste võrdlemisel standardkõveratega saab hinnata elemendi olekut:
· Liigne tumevool 1. piirkonnas viitab probleemidele õhukeses kihis.
· Liigne tumevool 2. piirkonnas viitab probleemidele põhipiirkonnas.
· Liigne tumevool 3. piirkonnas viitab PN-siirde probleemidele, näiteks difusioonile, siiditrükile või temperatuuri ebajärjekindlusele.
Kokkuvõte
Tumevoolu testimine on protsessiga seotud probleemide tuvastamiseks ja päikesepatareide tootmise parandamiseks ülioluline.
