Күн батареяларының ішінде қараңғы ток, кері ток және ағып кету тогы сияқты әртүрлі ток түрлері бар. Бұл токтар күн модульдерінің қуат шығысына әртүрлі дәрежеде әсер етеді. Бұл токтардың сипаттамаларын ажырату модульдің қуат шығысының қалыптан тыс болуының себептерін анықтауға көмектеседі, бұл мәселелерді мұқият шешуге ықпал етеді.
Қараңғы ағын
Анықтама
Қараңғы ток, жарықсыз кері қанығу тогы деп те аталады, түсетін жарық болмаған кезде кері ығысу жағдайында PN түйіспесінде пайда болатын кері тұрақты токты білдіреді. Ол әдетте тасымалдаушылардың диффузиясынан немесе құрылғының бетіндегі және ішіндегі ақаулардан, сондай-ақ зиянды қоспалардан туындайды.
Қалыптасу
(1).Диффузия процесі:PN түйіспесінің ішінде N аймағында электрондар көбірек, ал P аймағында кемтіктер көбірек болады. Концентрация айырмашылығына байланысты N аймағындағы электрондар P аймағына қарай диффузияланады, ал P аймағындағы кемтіктер N аймағына қарай диффузияланады. PN түйіспесінің кіріктірілген электр өрісі бұл диффузияға қарсы тұрса да, ол динамикалық тепе-теңдікке қол жеткізіліп, диффузиялық ток пайда болғанша жалғасады.
(2).Ақаулары мен қоспалары:Құрылғының бетінде немесе ішінде ақаулар болған кезде, олар рекомбинация орталықтары ретінде әрекет етеді, электрондар мен кемтіктерді ұстап, рекомбинацияны жеңілдетеді. Зиянды қоспалар да осындай рөл атқарады, қара токтың пайда болуына ықпал етеді.
Әсер
Кремний пластиналарын сұрыптау кезінде қараңғы ток жиі ескеріледі. Шамадан тыс қараңғы ток пластина сапасының нашарлығын, мысалы, көптеген беттік күйлерді, көптеген тор ақауларын, зиянды қоспаларды немесе легирлеу концентрациясының тым жоғары екенін көрсетеді. Мұндай пластиналардан жасалған күн батареялары әдетте азшылық тасымалдаушыларының қызмет ету мерзімін көрсетеді, бұл тікелей төмен конверсия тиімділігіне әкеледі.
Күн батареяларындағы қараңғы ток
Қарапайым диодтарда күңгірт ток кері қанығу тогына сәйкес келеді. Алайда, күн батареяларында күңгірт токқа кері қанығу тогы, жұқа қабатты ағып кету тогы және көлемді ағып кету тогы кіреді.
Кері қанығу тогы
Анықтама
Кері қанығу тогы кері ығысу қолданылған кездегі PN өткеліндегі токты білдіреді. Кері кернеу сарқылу қабатын кеңейтеді, электр өрісін және электрондардың потенциалдық энергиясын арттырады. Бұл көпшілік тасымалдаушылардың кедергіден өтуін қиындатады, диффузиялық токты нөлге дейін төмендетеді.
Қалыптасу
1. Дрейф тогы: Электр өрісінің күшеюі N және P аймақтарындағы азшылық тасымалдаушылардың дрейфін жеңілдетеді, бұл кері ток түзеді.
2. Температураға тәуелділік: Азшылық тасымалдаушылар термиялық жолмен пайда болатындықтан, олардың саны берілген температурада тұрақты болады, кері ток та солай.
Ағып кету тогы
Анықтама
Күн батареяларын үш аймаққа бөлуге болады: жұқа қабат (N-аймақ), сарқылу қабаты (PN түйіні) және көлемдік аймақ (P-аймақ). Бұл аймақтардағы ақаулар мен қоспалар рекомбинация орталықтары ретінде әрекет етеді, электрондар мен кемтіктерді ұстап, рекомбинацияны жеңілдетеді. Бұл процесс өлшенген қараңғы токқа ықпал ететін шағын токтарды тудырады.
Түрлері
· Жұқа қабаттағы ағып кету тогы: Жұқа қабаттағы ақаулар мен қоспалардан туындайды.
· Көлемдік ағып кету тогы: Көлемдік аймақтағы ақаулар мен қоспалардан туындайды.
Қараңғы токты сынаудың мақсаты
1. Бұзылудың алдын алу
Ұяшық кері бағытта болғанда немесе модульдің полярлығы кері бағытта болғанда, шамадан тыс қараңғы ток ұяшықтың тез бұзылуына әкелуі мүмкін. Сирек болса да, қараңғы токты тексеру мұндай жағдайлардың алдын алуға көмектеседі.
2. Өндірістік процестерді бақылау
Қараңғы токты сынау технологиялық процестің ықтимал мәселелерін анықтауға көмектеседі. Қараңғы ток кері қанығу тогынан, жұқа қабатты ағып кету тогынан және көлемді ағып кету тогынан тұрады, олар сәйкесінше J1J_1J1, J2J_2J2 және J3J_3J3 деп көрсетіледі.
Кері кернеу қолданылған кезде:
· 1-аймақ: J2J_2J2 (жұқа қабатты ағып кету тогы) басым.
· 2-аймақ: J3J_3J3 (көптік ағып кету тогы) басым.
· 3-аймақ: J1J_1J1 (кері қанығу тогы) басым.
Бұл аймақтардың шекаралары нақты сынақ кернеулерімен анықталады.
Кернеу әсерлері
Ұяшыққа кернеу берілгенде, ол кремний пластинасына электрлік инъекцияны тудырады, бұл тепе-тең емес тасымалдаушыларды қоздырады. Кернеу неғұрлым жоғары болса, тасымалдаушылар соғұрлым көп қозады, бұл қараңғы токтың жоғарылауына әкеледі. Дегенмен, өсу жылдамдығы ұяшық бұзылғанша кернеу артқан сайын баяулайды.
Стандартты тестілеу
Қараңғы ток әдетте 12 В кернеуде тексеріледі. Сынақ нәтижелерін стандартты қисықтармен салыстыру арқылы элементтің күйін бағалауға болады:
· 1-аймақтағы шамадан тыс қараңғы ток жұқа қабаттағы мәселелерді көрсетеді.
· 2-аймақтағы шамадан тыс қараңғы ток көлемдік аймақтағы мәселелерді көрсетеді.
· 3-аймақтағы шамадан тыс қараңғы ток PN түйіспесіндегі мәселелерді, мысалы, диффузия, трафареттік басып шығару немесе температураның сәйкессіздігін көрсетеді.
Қорытынды
Қараңғы токты сынау процеске байланысты мәселелерді анықтау және күн батареяларын өндіруді жақсарту үшін өте маңызды.
