A napelemekben különféle áramtípusok léteznek, például sötétáram, fordított áram és szivárgási áram. Ezek az áramok eltérő mértékben befolyásolják a napelemek teljesítményét. Az áramok jellemzőinek megkülönböztetése segíthet azonosítani a modulok rendellenes teljesítményének okait, hozzájárulva a problémák alapos megoldásához.
Sötét áramlat
Meghatározás
A sötétáram, más néven fordított telítési áram megvilágítás hiányában, a PN-átmenetben fordított előfeszítésű körülmények között, beeső fény hiányában keletkező fordított egyenáramra utal. Általában a töltéshordozók diffúziója vagy a készülék felületén és belsejében lévő hibák, valamint káros szennyeződések okozzák.
Képződés
(1).Diffúziós folyamat:Egy PN-átmenet belsejében több elektron található az N-tartományban és több lyuk a P-tartományban. A koncentrációkülönbség miatt az N-tartományban lévő elektronok a P-tartomány felé diffundálnak, a P-tartományban lévő lyukak pedig az N-tartomány felé diffundálnak. Bár a PN-átmenet beépített elektromos mezeje ellenáll ennek a diffúziónak, az addig fennáll, amíg dinamikus egyensúly be nem alakul, diffúziós áramot képezve.
(2).Hibák és szennyeződések:Amikor hibák vannak az eszköz felületén vagy belsejében, rekombinációs központokként működnek, elektronokat és lyukakat fogva be, és elősegítve a rekombinációt. A káros szennyeződések hasonló szerepet játszanak, hozzájárulva a sötétáram kialakulásához.
Hatás
A sötétáramot gyakran figyelembe veszik a szilícium ostyák válogatása során. A túlzott sötétáram rossz ostyaminőségre utal, például sok felületi állapotra, számos rácshibára, káros szennyeződésekre vagy túl magas adalékkoncentrációra. Az ilyen ostyákból készült napelemek általában alacsony kisebbségi töltéshordozó-élettartammal rendelkeznek, ami közvetlenül alacsony konverziós hatásfokhoz vezet.
Sötét áram a napelemekben
Egyszerű diódákban a sötétáram a fordított telítési áramnak felel meg. Napelemekben viszont a sötétáram magában foglalja a fordított telítési áramot, a vékonyréteg-szivárgási áramot és a tömeges szivárgási áramot.
Fordított telítési áram
Meghatározás
A fordított telítési áram a PN-átmenetben folyó áramra utal, amikor fordított előfeszítést alkalmaznak. A fordított feszültség kiszélesíti a kiürülési réteget, növelve az elektromos mezőt és az elektronok potenciális energiáját. Ez megnehezíti a többségi töltéshordozók átjutását a gáton, és a diffúziós áramot közel nullára csökkenti.
Képződés
1. Sodródási áram: A megnövekedett elektromos tér megkönnyíti a kisebbségi töltéshordozók sodródását az N és P tartományokban, ami fordított áramot hoz létre.
2. Hőmérsékletfüggés: Mivel a kisebbségi töltéshordozók termikusan keletkeznek, számuk állandó egy adott hőmérsékleten, így a fordított áram is.
Szivárgási áram
Meghatározás
A napelemek három régióra oszthatók: vékonyréteg (N-régió), kiürülési réteg (PN-átmenet) és tömbi régió (P-régió). Ezekben a régiókban található hibák és szennyeződések rekombinációs központokként működnek, elektronokat és lyukakat fogva be a rekombináció elősegítése érdekében. Ez a folyamat kis áramokat generál, amelyek hozzájárulnak a mért sötétáramhoz.
Típusok
· Vékonyrétegű szivárgási áram: A vékonyrétegben lévő hibák és szennyeződések okozzák.
· Tömeges szivárgási áram: A tömbi tartományban lévő hibák és szennyeződések okozzák.
A sötétáramú tesztelés célja
1. A meghibásodás megelőzése
Amikor a cella fordított feszültségű, vagy a modul polaritása fel van cserélve, a túlzott sötétáram a cella gyors meghibásodásához vezethet. Bár ritka, a sötétáram tesztelése segít megelőzni az ilyen eseményeket.
2. Termelési folyamatok monitorozása
A sötétáram-tesztelés segít azonosítani a lehetséges folyamatproblémákat. A sötétáram fordított telítési áramból, vékonyréteg-szivárgási áramból és tömbös szivárgási áramból áll, amelyeket rendre a J1J_1J1, J2J_2J2 és J3J_3J3 jelöl.
Fordított feszültség alkalmazása esetén:
· 1. régió: A J2J_2J2 (vékonyrétegű szivárgási áram) dominálja.
· 2. régió: A J3J_3J3 (szivárgási áram) uralja.
· 3. régió: A J1J_1J1 (fordított telítési áram) uralta.
Ezen régiók határait meghatározott tesztfeszültségek határozzák meg.
Feszültséghatások
Amikor feszültséget alkalmazunk a cellára, az elektromos befecskendezést okoz a szilíciumlapkában, gerjesztve a nemegyensúlyi töltéshordozókat. Minél nagyobb a feszültség, annál több töltéshordozó gerjesztődik, ami nagyobb sötétáramhoz vezet. A növekedési ütem azonban a feszültség növekedésével lassul, amíg a cella le nem bomlik.
Standard tesztelés
A sötétáramot jellemzően 12 V feszültségen mérik. A teszteredmények standard görbékkel való összehasonlításával a cella állapota felmérhető:
· Az 1. régióban a túlzott sötétáram a vékony réteg problémáira utal.
· A 2. régióban tapasztalható túlzott sötétáram a tömbi régióban jelentkező problémákra utal.
· A 3. régióban a túlzott sötétáram a PN-átmenettel kapcsolatos problémákra utal, például diffúzióra, szitanyomásra vagy hőmérséklet-inkonzisztenciákra.
Következtetés
A sötétáram tesztelése kulcsfontosságú a folyamatokkal kapcsolatos problémák azonosításához és a napelem-termelés javításához.
