Existen varios tipos de corrente dentro das células solares, como a corrente de escuridade, a corrente inversa e a corrente de fuga. Estas correntes teñen diferentes graos de impacto na potencia de saída dos módulos solares. Distinguir as características destas correntes pode axudar a identificar as causas da potencia de saída anormal dos módulos, contribuíndo a unha resolución completa dos problemas.
Corrente escura
Definición
A corrente escura, tamén coñecida como corrente de saturación inversa sen iluminación, refírese á corrente continua inversa xerada nunha unión PN en condicións de polarización inversa cando non hai luz incidente. Xeralmente está causada pola difusión do portador ou por defectos na superficie e no interior do dispositivo, así como por impurezas nocivas.
Formación
(1).Proceso de difusión:Dentro dunha unión PN, hai máis electróns na rexión N e máis buratos na rexión P. Debido á diferenza de concentración, os electróns da rexión N difunden cara á rexión P e os buratos da rexión P difunden cara á rexión N. Aínda que o campo eléctrico incorporado da unión PN se resiste a esta difusión, esta segue a producirse ata que se alcanza un equilibrio dinámico, formando unha corrente de difusión.
(2).Defectos e impurezas:Cando existen defectos na superficie ou no interior do dispositivo, estes actúan como centros de recombinación, capturando electróns e buratos e facilitando a recombinación. As impurezas nocivas desempeñan un papel similar, contribuíndo á formación de corrente escura.
Impacto
A corrente escura adoita considerarse durante a clasificación de obleas de silicio. Unha corrente escura excesiva indica unha mala calidade da oblea, como moitos estados superficiais, numerosos defectos de rede, impurezas nocivas ou concentracións de dopaxe demasiado altas. As células solares feitas con estas obleas adoitan presentar tempos de vida de portadores minoritarios baixos, o que leva directamente a unha baixa eficiencia de conversión.
Corrente escura en células solares
Nos díodos simples, a corrente de escuridade correspóndese coa corrente de saturación inversa. Non obstante, nas células solares, a corrente de escuridade inclúe a corrente de saturación inversa, a corrente de fuga de capa fina e a corrente de fuga global.
Corrente de saturación inversa
Definición
A corrente de saturación inversa refírese á corrente nunha unión PN cando se aplica polarización inversa. A tensión inversa ensancha a capa de esgotamento, aumentando o campo eléctrico e a enerxía potencial dos electróns. Isto dificulta que os portadores maioritarios crucen a barreira, reducindo a corrente de difusión a case cero.
Formación
1. Corrente de deriva: O aumento do campo eléctrico facilita que os portadores minoritarios nas rexións N e P se desvíen, formando unha corrente inversa.
2. Dependencia da temperatura: Dado que os portadores minoritarios se xeran termicamente, o seu número é constante a unha temperatura dada, e tamén o é a corrente inversa.
Corrente de fuga
Definición
As células solares pódense dividir en tres rexións: capa fina (rexión N), capa de esgotamento (unión PN) e rexión de volume (rexión P). Os defectos e as impurezas nestas rexións actúan como centros de recombinación, capturando electróns e buratos para facilitar a recombinación. Este proceso xera pequenas correntes, o que contribúe á corrente escura medida.
Tipos
· Corrente de fuga de capa fina: causada por defectos e impurezas na capa fina.
· Corrente de fuga a granel: causada por defectos e impurezas na rexión a granel.
Obxectivo das probas de corrente escura
1. Previr as avarías
Cando a cela ten polarización inversa ou se inverte a polaridade do módulo, unha corrente de escuridade excesiva pode provocar unha rápida avaría da cela. Aínda que é pouco frecuente, probar a corrente de escuridade axuda a evitar tales ocorrencias.
2. Monitorización dos procesos de produción
As probas de corrente de escuridade axudan a identificar posibles problemas no proceso. A corrente de escuridade está composta por corrente de saturación inversa, corrente de fuga de capa fina e corrente de fuga global, representadas por J1J_1J1, J2J_2J2 e J3J_3J3, respectivamente.
Cando se aplica tensión inversa:
· Rexión 1: Dominada por J2J_2J2 (corrente de fuga de capa fina).
· Rexión 2: Dominada por J3J_3J3 (corrente de fuga a granel).
· Rexión 3: Dominada por J1J_1J1 (corrente de saturación inversa).
Os límites destas rexións están determinados por tensións de proba específicas.
Efectos da tensión
Cando se aplica unha voltaxe á célula, prodúcese unha inxección eléctrica na oblea de silicio, o que excita os portadores que non están en equilibrio. Canto maior sexa a voltaxe, máis portadores se excitan, o que leva a unha maior corrente de escuridade. Non obstante, a taxa de crecemento diminúe a medida que a voltaxe aumenta ata que a célula se descompón.
Probas estándar
A corrente de escuridade adoita probarse a 12 V. Ao comparar os resultados da proba coas curvas estándar, pódese avaliar o estado da cela:
· Unha corrente escura excesiva na Rexión 1 indica problemas na capa fina.
· Unha corrente escura excesiva na Rexión 2 suxire problemas na rexión de volume.
· Unha corrente escura excesiva na Rexión 3 indica problemas coa unión PN, como difusión, serigrafía ou inconsistencias de temperatura.
Conclusión
Probar a corrente escura é crucial para identificar problemas relacionados co proceso e mellorar a produción de células solares.
