Aurinkokennojen sisällä on erityyppisiä virtoja, kuten pimeävirta, vastavirta ja vuotovirta. Näillä virroilla on vaihteleva vaikutus aurinkopaneelien tehoon. Näiden virtojen ominaisuuksien erottaminen voi auttaa tunnistamaan paneelien epänormaalin tehon syyt ja edistämään ongelmien perusteellista ratkaisua.
Pimeä virta
Määritelmä
Pimeävirta, joka tunnetaan myös käänteisenä kyllästysvirtana ilman valaistusta, viittaa PN-liitoksessa syntyvään käänteiseen tasavirtaan käänteisen esijännitteen olosuhteissa, kun valoa ei ole. Se johtuu yleensä varauksenkuljettajien diffuusiosta tai laitteen pinnalla ja sisällä olevista virheistä sekä haitallisista epäpuhtauksista.
Muodostuminen
(1).Diffuusioprosessi:PN-liitoksen sisällä on enemmän elektroneja N-alueella ja enemmän aukkoja P-alueella. Konsentraatioeron vuoksi N-alueen elektronit diffundoituvat P-aluetta kohti ja P-alueen aukot diffundoituvat N-aluetta kohti. Vaikka PN-liitoksen sisäänrakennettu sähkökenttä vastustaa tätä diffuusiota, sitä esiintyy silti, kunnes dynaaminen tasapaino saavutetaan ja diffuusiovirta muodostuu.
(2).Viat ja epäpuhtaudet:Kun laitteen pinnalla tai sisällä on vikoja, ne toimivat rekombinaatiokeskuksina, jotka vangitsevat elektroneja ja aukkoja ja helpottavat rekombinaatiota. Haitallisilla epäpuhtauksilla on samanlainen rooli, joka edistää pimeän virran muodostumista.
Vaikutus
Piikiekkojen lajittelussa otetaan usein huomioon pimeävirta. Liiallinen pimeävirta viittaa heikkoon kiekkojen laatuun, kuten moniin pintatiloihin, lukuisiin hilavirheisiin, haitallisiin epäpuhtauksiin tai liian korkeisiin seostuspitoisuuksiin. Tällaisista kiekoista valmistetuilla aurinkokennoilla on yleensä lyhyt vähemmistövarauksenkuljettajien elinikä, mikä johtaa suoraan alhaiseen konversiohyötysuhteeseen.
Pimeä virta aurinkokennoissa
Yksinkertaisissa diodeissa pimeävirta vastaa käänteistä kyllästysvirtaa. Aurinkokennoissa pimeävirtaan kuuluvat kuitenkin käänteiset kyllästysvirrat, ohutkerrosvuotovirrat ja kokonaisvuotovirrat.
Käänteinen kyllästysvirta
Määritelmä
Käänteinen kyllästysvirta viittaa PN-liitoksessa kulkevaan virtaan, kun käänteinen esijännite syötetään. Käänteinen jännite laajentaa tyhjennyskerrosta, mikä lisää sähkökenttää ja elektronien potentiaalienergiaa. Tämä vaikeuttaa enemmistökantajien pääsyä esteen yli ja vähentää diffuusiovirran lähelle nollaa.
Muodostuminen
1. Ajovirta: Lisääntynyt sähkökenttä helpottaa N- ja P-alueiden vähemmistökantajien ajelehtimista, jolloin muodostuu vastavirta.
2. Lämpötilariippuvuus: Koska vähemmistökantajat syntyvät termisesti, niiden lukumäärä on vakio tietyssä lämpötilassa, samoin kuin vastavirta.
Vuotovirta
Määritelmä
Aurinkokennot voidaan jakaa kolmeen alueeseen: ohutkerros (N-alue), tyhjennyskerros (PN-liitos) ja bulkkialue (P-alue). Näiden alueiden viat ja epäpuhtaudet toimivat rekombinaatiokeskuksina, jotka vangitsevat elektroneja ja aukkoja helpottaen rekombinaatiota. Tämä prosessi tuottaa pieniä virtoja, jotka vaikuttavat mitattuun pimeävirtaan.
Tyypit
· Ohutkerrosvuotovirta: Johtuu ohutkerroksen virheistä ja epäpuhtauksista.
· Vuotovirta: Johtuu massa-alueen virheistä ja epäpuhtauksista.
Pimeävirtatestauksen tarkoitus
1. Vian välttäminen
Kun kenno on vastakkaisjännitetty tai moduulin napaisuus on päinvastainen, liiallinen pimeävirta voi johtaa kennon nopeaan hajoamiseen. Vaikka pimeävirran testaaminen on harvinaista, se auttaa estämään tällaisia tapauksia.
2. Tuotantoprosessien seuranta
Pimeävirtatestaus auttaa tunnistamaan mahdollisia prosessiongelmia. Pimeävirta koostuu käänteisestä kyllästysvirrasta, ohutkerrosvuotovirrasta ja bulkkivuotovirrasta, joita edustavat vastaavat arvot J1J_1J1, J2J_2J2 ja J3J_3J3.
Kun käänteinen jännite kytketään:
· Alue 1: J2J_2J2 (ohutkerrosvuotovirta) hallitsema.
· Alue 2: J3J_3J3 (vuotovirta) hallitsee.
· Alue 3: J1J_1J1 (käänteinen kyllästysvirta) hallitsee aluetta.
Näiden alueiden rajat määräytyvät tiettyjen testijännitteiden avulla.
Jännitevaikutukset
Kun kennoon kohdistetaan jännite, se aiheuttaa sähköisen injektion piikiekkoon, mikä virittää epätasapainossa olevia varauksenkuljettajia. Mitä suurempi jännite, sitä enemmän varauksenkuljettajia virittyy, mikä johtaa suurempaan pimeävirtaan. Kasvunopeus kuitenkin hidastuu jännitteen kasvaessa, kunnes kenno hajoaa.
Standarditestaus
Pimeävirtaa testataan tyypillisesti 12 V:n jännitteellä. Vertaamalla testituloksia standardikäyriin voidaan arvioida kennon tila:
· Liiallinen tumma virta alueella 1 viittaa ongelmiin ohuessa kerroksessa.
· Liiallinen pimeävirta alueella 2 viittaa ongelmiin bulkkialueella.
· Liiallinen tummavirta alueella 3 viittaa PN-liitoksen ongelmiin, kuten diffuusioon, silkkipainatukseen tai lämpötilan epäjohdonmukaisuuksiin.
Johtopäätös
Pimeävirran testaaminen on ratkaisevan tärkeää prosessiin liittyvien ongelmien tunnistamiseksi ja aurinkokennojen tuotannon parantamiseksi.
