ישנם סוגים שונים של זרמים בתוך תאים סולאריים, כגון זרם אפל, זרם הפוך וזרם דליפה. לזרמים אלה יש דרגות שונות של השפעה על תפוקת ההספק של מודולים סולאריים. הבחנה בין מאפייני הזרמים הללו יכולה לסייע בזיהוי הגורמים לתפוקת הספק חריגה של המודולים, ולתרום לפתרון יסודי של הבעיות.
זרם אפל
הַגדָרָה
זרם חשוך, המכונה גם זרם רוויה הפוך ללא תאורה, מתייחס לזרם ישר הפוך הנוצר בצומת PN בתנאי הטיה הפוכה כאשר אין אור פוגע. הוא נגרם בדרך כלל מפגמי נושאי מטען או פגמים על פני השטח ובתוך המכשיר, כמו גם זיהומים מזיקים.
מַעֲרָך
(1).תהליך דיפוזיה:בתוך צומת PN, יש יותר אלקטרונים באזור ה-N ויותר חורים באזור ה-P. עקב הפרש הריכוזים, אלקטרונים באזור ה-N מתפזרים לכיוון אזור ה-P, וחורים באזור ה-P מתפזרים לכיוון אזור ה-N. למרות שהשדה החשמלי המובנה של צומת ה-PN מתנגד לדיפוזיה זו, היא עדיין מתרחשת עד להשגת שיווי משקל דינמי, ויוצרת זרם דיפוזיה.
(2).פגמים וזיהומים:כאשר קיימים פגמים על פני השטח או בתוך המכשיר, הם פועלים כמרכזי רקומבינציה, לוכדים אלקטרונים וחורים ומקלים על רקומבינציה. זיהומים מזיקים ממלאים תפקיד דומה, ותורמים להיווצרות זרם אפל.
פְּגִיעָה
זרם אפל נלקח בחשבון לעיתים קרובות במהלך מיון פרוסות סיליקון. זרם אפל מוגזם מצביע על איכות פרוסת סיליקון ירודה, כגון מצבי שטח רבים, פגמי סריג רבים, זיהומים מזיקים או ריכוזי סימום גבוהים מדי. תאים סולאריים העשויים מווסתים כאלה בדרך כלל מציגים אורך חיים נמוך של נושאי מטען מיעוט, מה שמוביל ישירות ליעילות המרה נמוכה.
זרם אפל בתאים סולאריים
בדיודות פשוטות, זרם כהה מתאים לזרם רוויה הפוך. בתאים סולאריים, לעומת זאת, זרם כהה כולל זרם רוויה הפוך, זרם דליפה בשכבה דקה וזרם דליפה בכמות גדולה.
זרם רוויה הפוך
הַגדָרָה
זרם רוויה הפוך מתייחס לזרם בצומת PN כאשר מופעל הטיה הפוכה. המתח ההפוך מרחיב את שכבת הדלדול, ומגדיל את השדה החשמלי ואת האנרגיה הפוטנציאלית של האלקטרונים. זה מקשה על רוב נושאי הגל לחצות את המחסום, ומפחית את זרם הדיפוזיה לכמעט אפס.
מַעֲרָך
1. זרם סחיפה: השדה החשמלי המוגבר מקל על נושאי גלגל מיעוט באזורי N ו-P להיסחף, וליצור זרם הפוך.
2. תלות בטמפרטורה: מכיוון שנושאי תנועה מיעוטיים נוצרים תרמית, מספרם קבוע בטמפרטורה נתונה, וכך גם הזרם ההפוך.
זרם דליפה
הַגדָרָה
ניתן לחלק תאי שמש לשלושה אזורים: שכבה דקה (אזור N), שכבת דלדול (צומת PN) ואזור גוש (אזור P). פגמים וזיהומים באזורים אלה משמשים כמרכזי רקומבינציה, לוכדים אלקטרונים וחורים כדי להקל על רקומבינציה. תהליך זה מייצר זרמים קטנים, התורמים לזרם החושך הנמדד.
סוגים
· זרם דליפה בשכבה דקה: נגרם מפגמים וזיהומים בשכבה הדקה.
· זרם דליפה בתפזורת: נגרם מפגמים וזיהומים באזור התפזורת.
מטרת בדיקת זרם חשוך
1. מניעת תקלות
כאשר התא מוטה לאחור או שקוטביות המודול הפוכה, זרם כהה מוגזם יכול להוביל לקריסת התא במהירות. למרות שזה נדיר, בדיקת זרם כהה מסייעת במניעת מקרים כאלה.
2. ניטור תהליכי ייצור
בדיקת זרם אפל מסייעת בזיהוי בעיות פוטנציאליות בתהליך. זרם אפל מורכב מזרם רוויה הפוך, זרם דליפה בשכבה דקה וזרם דליפה בכמות גדולה, המיוצגים על ידי J1J_1J1, J2J_2J2 ו-J3J_3J3, בהתאמה.
כאשר מופעל מתח הפוך:
· אזור 1: נשלט על ידי J2J_2J2 (זרם דליפה בשכבה דקה).
· אזור 2: נשלט על ידי J3J_3J3 (זרם דליפה בכמות גדולה).
· אזור 3: נשלט על ידי J1J_1J1 (זרם רוויה הפוך).
גבולות האזורים הללו נקבעים על ידי מתחי בדיקה ספציפיים.
אפקטים של מתח
כאשר מופעל מתח על התא, הוא גורם להזרקה חשמלית לתוך פרוסת הסיליקון, מה שמעורר נושאי גל שאינם בשיווי משקל. ככל שהמתח גבוה יותר, כך יותר נושאי גל מעוררים, מה שמוביל לזרם כהה גבוה יותר. עם זאת, קצב הגדילה מאט ככל שהמתח עולה עד שהתא מתפרק.
בדיקות סטנדרטיות
זרם חושך נבדק בדרך כלל ב-12 וולט. על ידי השוואת תוצאות הבדיקה לעקומות סטנדרטיות, ניתן להעריך את מצב התא:
זרם כהה מוגזם באזור 1 מצביע על בעיות בשכבה הדקה.
זרם חושך מוגזם באזור 2 מצביע על בעיות באזור הנפח.
זרם כהה מוגזם באזור 3 מצביע על בעיות בצומת PN, כגון דיפוזיה, הדפסת משי או חוסר עקביות בטמפרטורה.
מַסְקָנָה
בדיקת זרם אפל היא קריטית לזיהוי בעיות הקשורות לתהליך ולשיפור ייצור תאים סולאריים.
