Terdapat berbagai jenis arus di dalam sel surya, seperti arus gelap, arus balik, dan arus bocor. Arus-arus ini memiliki dampak yang berbeda-beda terhadap daya keluaran modul surya. Membedakan karakteristik arus-arus ini dapat membantu mengidentifikasi penyebab daya keluaran modul yang tidak normal, sehingga berkontribusi pada penyelesaian masalah secara menyeluruh.
Arus Gelap
Definisi
Arus gelap, juga dikenal sebagai arus saturasi balik tanpa penerangan, mengacu pada arus DC balik yang dihasilkan dalam sambungan PN dalam kondisi bias balik ketika tidak ada cahaya yang datang. Hal ini umumnya disebabkan oleh difusi pembawa muatan atau cacat pada permukaan dan di dalam perangkat, serta pengotor berbahaya.
Pembentukan
(1).Proses Difusi:Di dalam sambungan PN, terdapat lebih banyak elektron di wilayah N dan lebih banyak lubang di wilayah P. Karena perbedaan konsentrasi, elektron di wilayah N berdifusi menuju wilayah P, dan lubang di wilayah P berdifusi menuju wilayah N. Meskipun medan listrik internal sambungan PN menghambat difusi ini, difusi tetap terjadi hingga tercapai keseimbangan dinamis, membentuk arus difusi.
(2).Cacat dan Ketidakmurnian:Ketika terdapat cacat pada permukaan atau di dalam perangkat, cacat tersebut bertindak sebagai pusat rekombinasi, menangkap elektron dan lubang serta memfasilitasi rekombinasi. Impuritas berbahaya memainkan peran serupa, berkontribusi pada pembentukan arus gelap.
Dampak
Arus gelap sering dipertimbangkan selama penyortiran wafer silikon. Arus gelap yang berlebihan menunjukkan kualitas wafer yang buruk, seperti banyak keadaan permukaan, banyak cacat kisi, pengotor berbahaya, atau konsentrasi doping yang terlalu tinggi. Sel surya yang dibuat dari wafer seperti itu biasanya menunjukkan masa hidup pembawa minoritas yang rendah, yang secara langsung menyebabkan efisiensi konversi yang rendah.
Arus Gelap pada Sel Surya
Pada dioda sederhana, arus gelap sesuai dengan arus saturasi balik. Namun, pada sel surya, arus gelap mencakup arus saturasi balik, arus kebocoran lapisan tipis, dan arus kebocoran massal.
Arus Saturasi Balik
Definisi
Arus saturasi balik mengacu pada arus dalam sambungan PN ketika bias balik diterapkan. Tegangan balik memperluas lapisan deplesi, meningkatkan medan listrik dan energi potensial elektron. Hal ini mempersulit pembawa muatan mayoritas untuk melewati penghalang, mengurangi arus difusi hingga mendekati nol.
Pembentukan
1. Arus Hanyutan: Peningkatan medan listrik memudahkan pembawa muatan minoritas di wilayah N dan P untuk hanyut, membentuk arus balik.
2. Ketergantungan Suhu: Karena pembawa muatan minoritas dihasilkan secara termal, jumlahnya konstan pada suhu tertentu, dan demikian pula arus baliknya.
Arus Bocor
Definisi
Sel surya dapat dibagi menjadi tiga wilayah: lapisan tipis (wilayah N), lapisan penipisan (sambungan PN), dan wilayah inti (wilayah P). Cacat dan pengotor di wilayah-wilayah ini bertindak sebagai pusat rekombinasi, menangkap elektron dan lubang untuk memfasilitasi rekombinasi. Proses ini menghasilkan arus kecil, yang berkontribusi pada arus gelap yang terukur.
Jenis
• Arus Bocor Lapisan Tipis: Disebabkan oleh cacat dan pengotor pada lapisan tipis.
• Arus Bocor Massal: Disebabkan oleh cacat dan pengotor di wilayah massal.
Tujuan Pengujian Arus Gelap
1. Mencegah Kerusakan
Ketika sel diberi bias terbalik atau polaritas modul dibalik, arus gelap yang berlebihan dapat menyebabkan kerusakan sel yang cepat. Meskipun jarang terjadi, pengujian arus gelap membantu mencegah kejadian tersebut.
2. Pemantauan Proses Produksi
Pengujian arus gelap membantu mengidentifikasi potensi masalah proses. Arus gelap terdiri dari arus saturasi balik, arus kebocoran lapisan tipis, dan arus kebocoran massal, yang masing-masing diwakili oleh J1, J2, dan J3.
Saat tegangan balik diterapkan:
· Wilayah 1: Didominasi oleh J2J_2J2 (arus kebocoran lapisan tipis).
· Wilayah 2: Didominasi oleh J3J_3J3 (arus kebocoran massal).
· Wilayah 3: Didominasi oleh J1J_1J1 (arus saturasi balik).
Batas-batas wilayah ini ditentukan oleh tegangan uji tertentu.
Efek Tegangan
Ketika tegangan diterapkan pada sel, hal itu menyebabkan injeksi listrik ke dalam wafer silikon, yang mengeksitasi pembawa muatan non-ekuilibrium. Semakin tinggi tegangan, semakin banyak pembawa muatan yang tereksitasi, sehingga menghasilkan arus gelap yang lebih tinggi. Namun, laju pertumbuhan melambat seiring peningkatan tegangan hingga sel tersebut rusak.
Pengujian Standar
Arus gelap biasanya diuji pada tegangan 12V. Dengan membandingkan hasil pengujian dengan kurva standar, kondisi sel dapat dinilai:
· Arus gelap yang berlebihan di Wilayah 1 menunjukkan adanya masalah pada lapisan tipis.
· Arus gelap yang berlebihan di Wilayah 2 menunjukkan adanya masalah di wilayah bulk.
• Arus gelap yang berlebihan di Wilayah 3 menunjukkan masalah pada sambungan PN, seperti difusi, sablon, atau ketidaksesuaian suhu.
Kesimpulan
Pengujian arus gelap sangat penting untuk mengidentifikasi masalah yang terkait dengan proses dan meningkatkan produksi sel surya.
