Unutar solarnih ćelija postoje različite vrste struja, kao što su tamna struja, povratna struja i struja curenja. Ove struje imaju različit stupanj utjecaja na izlaznu snagu solarnih modula. Razlikovanje karakteristika tih struja može pomoći u identificiranju uzroka abnormalne izlazne snage modula, doprinoseći temeljitom rješavanju problema.
Tamna struja
Definicija
Tamna struja, poznata i kao struja obrnutog zasićenja bez osvjetljenja, odnosi se na obrnutu istosmjernu struju generiranu u PN spoju pod uvjetima obrnutog napona kada nema upadnog svjetla. Općenito je uzrokovana difuzijom nosioca naboja ili defektima na površini i unutar uređaja, kao i štetnim nečistoćama.
Formacija
(1).Proces difuzije:Unutar PN spoja nalazi se više elektrona u N-području i više šupljina u P-području. Zbog razlike u koncentraciji, elektroni u N-području difundiraju prema P-području, a šupljine u P-području difundiraju prema N-području. Iako ugrađeno električno polje PN spoja opire se ovoj difuziji, ona se ipak događa sve dok se ne postigne dinamička ravnoteža, formirajući difuzijsku struju.
(2).Nedostaci i nečistoće:Kada na površini ili unutar uređaja postoje defekti, oni djeluju kao centri rekombinacije, hvatajući elektrone i šupljine te olakšavajući rekombinaciju. Štetne nečistoće igraju sličnu ulogu, doprinoseći stvaranju tamne struje.
Utjecaj
Tamna struja se često uzima u obzir tijekom sortiranja silicijskih pločica. Prekomjerna tamna struja ukazuje na lošu kvalitetu pločice, kao što su mnoga površinska stanja, brojni defekti rešetke, štetne nečistoće ili previsoke koncentracije dopiranja. Solarne ćelije izrađene od takvih pločica obično pokazuju nisko vrijeme života manjinskih nositelja naboja, što izravno dovodi do niske učinkovitosti pretvorbe.
Tamna struja u solarnim ćelijama
U jednostavnim diodama, tamna struja odgovara obrnutoj struji zasićenja. Međutim, u solarnim ćelijama, tamna struja uključuje obrnutu struju zasićenja, struju propuštanja tankog sloja i struju propuštanja u cijelosti.
Struja obrnutog zasićenja
Definicija
Struja obrnutog zasićenja odnosi se na struju u PN spoju kada se primijeni obrnuta polarizacija. Obrnuti napon širi osiromašeni sloj, povećavajući električno polje i potencijalnu energiju elektrona. To otežava većinskim nosiocima prelazak barijere, smanjujući struju difuzije gotovo na nulu.
Formacija
1. Struja drifta: Povećano električno polje olakšava drift manjinskih nositelja u N i P područjima, stvarajući obrnutu struju.
2. Ovisnost o temperaturi: Budući da se manjinski nosioci termički generiraju, njihov broj je konstantan pri danoj temperaturi, kao i povratna struja.
Struja curenja
Definicija
Solarne ćelije mogu se podijeliti u tri područja: tanki sloj (N-područje), osiromašeni sloj (PN spoj) i područje volumena (P-područje). Defekti i nečistoće u tim područjima djeluju kao centri rekombinacije, hvatajući elektrone i šupljine kako bi olakšali rekombinaciju. Ovaj proces generira male struje, doprinoseći izmjerenoj tamnoj struji.
Vrste
· Struja curenja tankog sloja: Uzrokovana defektima i nečistoćama u tankom sloju.
· Struja curenja u rasutom stanju: Uzrokovana defektima i nečistoćama u području rasutog materijala.
Svrha ispitivanja tamne struje
1. Sprječavanje kvara
Kada je ćelija obrnuto polarizirana ili je polaritet modula obrnut, prekomjerna tamna struja može dovesti do brzog kvara ćelije. Iako rijetko, testiranje tamne struje pomaže u sprječavanju takvih pojava.
2. Praćenje proizvodnih procesa
Ispitivanje tamnom strujom pomaže u identificiranju potencijalnih problema u procesu. Tamna struja sastoji se od struje obrnutog zasićenja, struje propuštanja tankog sloja i struje propuštanja u rasutom stanju, predstavljene s J1J_1J1, J2J_2J2 i J3J_3J3.
Kada se primijeni obrnuti napon:
· Regija 1: Dominira J2J_2J2 (struja propuštanja tankog sloja).
· Regija 2: Dominira J3J_3J3 (struja curenja u skupu).
· Regija 3: Dominira J1J_1J1 (struja obrnutog zasićenja).
Granice ovih područja određene su specifičnim ispitnim naponima.
Učinci napona
Kada se na ćeliju primijeni napon, on uzrokuje električnu injekciju u silicijsku pločicu, pobuđujući neravnotežne nosioce. Što je veći napon, to je više nosioca pobuđeno, što dovodi do veće tamne struje. Međutim, stopa rasta usporava se s porastom napona sve dok se ćelija ne razbije.
Standardno testiranje
Tamna struja se obično testira na 12 V. Usporedbom rezultata ispitivanja sa standardnim krivuljama može se procijeniti stanje ćelije:
· Prekomjerna tamna struja u Regiji 1 ukazuje na probleme u tankom sloju.
· Prekomjerna tamna struja u Regiji 2 ukazuje na probleme u glavnom području.
· Prekomjerna tamna struja u Regiji 3 ukazuje na probleme s PN spojem, poput difuzije, sitotiska ili temperaturnih nedosljednosti.
Zaključak
Ispitivanje tamne struje ključno je za identificiranje problema povezanih s procesom i poboljšanje proizvodnje solarnih ćelija.
