Saulės elementų viduje yra įvairių tipų srovės, pavyzdžiui, tamsioji srovė, atvirkštinė srovė ir nuotėkio srovė. Šios srovės turi skirtingą poveikį saulės modulių galiai. Šių srovių charakteristikų atskyrimas gali padėti nustatyti nenormalios modulio galios priežastis ir prisidėti prie išsamaus problemų sprendimo.
Tamsi srovė
Apibrėžimas
Tamsioji srovė, dar vadinama atvirkštine sočiųjų srove be apšvietimo, reiškia atvirkštinę nuolatinę srovę, susidarančią PN sandūroje esant atvirkštinio poliarizacijos sąlygoms, kai nėra krintančios šviesos. Paprastai ją sukelia krūvininkų difuzija arba defektai įrenginio paviršiuje ir viduje, taip pat kenksmingos priemaišos.
Formavimas
(1).Difuzijos procesas:PN sandūros viduje N srityje yra daugiau elektronų, o P srityje – daugiau skylių. Dėl koncentracijų skirtumo N srityje esantys elektronai difunduoja P srities link, o P srityje esančios skylės difunduoja N srities link. Nors PN sandūros vidinis elektrinis laukas priešinasi šiai difuzijai, ji vis tiek vyksta, kol pasiekiama dinaminė pusiausvyra ir susidaro difuzijos srovė.
(2).Defektai ir priemaišos:Kai defektai yra prietaiso paviršiuje arba viduje, jie veikia kaip rekombinacijos centrai, gaudydami elektronus ir skyles bei palengvindami rekombinaciją. Kenksmingos priemaišos atlieka panašų vaidmenį, prisidėdamos prie tamsiosios srovės susidarymo.
Poveikis
Rūšiuojant silicio plokšteles, dažnai atsižvelgiama į tamsiąją srovę. Per didelė tamsioji srovė rodo prastą plokštelių kokybę, pavyzdžiui, daug paviršiaus būsenų, daugybę gardelės defektų, kenksmingų priemaišų arba per didelę legiravimo koncentraciją. Iš tokių plokštelių pagaminti saulės elementai paprastai pasižymi mažos mažumos krūvininkų gyvavimo trukme, o tai tiesiogiai lemia mažą konversijos efektyvumą.
Tamsi srovė saulės elementuose
Paprastuose dioduose tamsioji srovė atitinka atvirkštinę soties srovę. Tačiau saulės elementuose tamsioji srovė apima atvirkštinę soties srovę, plonasluoksnę nuotėkio srovę ir tūrinę nuotėkio srovę.
Atvirkštinė soties srovė
Apibrėžimas
Atvirkštinė soties srovė – tai srovė PN sandūroje, kai taikomas atvirkštinis poslinkis. Atvirkštinė įtampa praplečia išsekimo sluoksnį, padidindama elektrinį lauką ir elektronų potencialinę energiją. Dėl to daugumai krūvininkų sunku kirsti barjerą, o difuzijos srovė sumažėja beveik iki nulio.
Formavimas
1. Dreifuojanti srovė: Padidėjęs elektrinis laukas palengvina mažumos krūvininkų dreifą N ir P srityse, sudarant atvirkštinę srovę.
2. Priklausomybė nuo temperatūros: Kadangi mažumos krūvininkai generuojami termiškai, jų skaičius tam tikroje temperatūroje yra pastovus, kaip ir atvirkštinė srovė.
Nuotėkio srovė
Apibrėžimas
Saulės elementus galima suskirstyti į tris sritis: plonąjį sluoksnį (N sritis), išeikvojimo sluoksnį (PN sandūra) ir tūrinį sluoksnį (P sritis). Šiuose regionuose esantys defektai ir priemaišos veikia kaip rekombinacijos centrai, prilaikantys elektronus ir skyles, kad palengvintų rekombinaciją. Šis procesas generuoja mažas sroves, kurios prisideda prie išmatuotos tamsiosios srovės.
Tipai
· Plonasluoksnio nuotėkio srovė: atsiranda dėl plono sluoksnio defektų ir priemaišų.
· Tūrinė nuotėkio srovė: atsiranda dėl defektų ir priemaišų tūrinėje srityje.
Tamsiosios srovės bandymo tikslas
1. Gedimų prevencija
Kai elementas yra atvirkštinio poliarizacijos arba modulio poliškumas yra atvirkštinis, per didelė tamsioji srovė gali sukelti greitą elemento gedimą. Nors tai pasitaiko retai, tamsiosios srovės bandymas padeda išvengti tokių atvejų.
2. Gamybos procesų stebėsena
Tamsiosios srovės bandymas padeda nustatyti galimas proceso problemas. Tamsiąją srovę sudaro atvirkštinė soties srovė, plonasluoksnė nuotėkio srovė ir tūrinė nuotėkio srovė, kurias atitinkamai žymi J1J_1J1, J2J_2J2 ir J3J_3J3.
Kai taikoma atvirkštinė įtampa:
· 1 regionas: dominuoja J2J_2J2 (plonasluoksnė nuotėkio srovė).
· 2 regionas: dominuoja J3J_3J3 (tūrinė nuotėkio srovė).
· 3 regionas: dominuoja J1J_1J1 (atvirkštinė soties srovė).
Šių regionų ribas nustato konkrečios bandymo įtampos.
Įtampos efektai
Kai elementui prijungiama įtampa, į silicio plokštelę įšvirkščiama elektros srovė, sužadinanti nepusiausvyrinius krūvininkus. Kuo didesnė įtampa, tuo daugiau krūvininkų sužadinama, todėl padidėja tamsioji srovė. Tačiau didėjant įtampai, augimo greitis lėtėja, kol elementas suyra.
Standartinis testavimas
Tamsioji srovė paprastai matuojama esant 12 V įtampai. Palyginus bandymo rezultatus su standartinėmis kreivėmis, galima įvertinti elemento būseną:
· Per didelė tamsioji srovė 1 regione rodo problemas plonajame sluoksnyje.
· Per didelė tamsioji srovė 2 regione rodo problemas tūrinėje srityje.
· Per didelė tamsioji srovė 3 srityje rodo PN sandūros problemas, tokias kaip difuzija, šilkografija arba temperatūros neatitikimai.
Išvada
Tamsiosios srovės testavimas yra labai svarbus norint nustatyti su procesu susijusias problemas ir pagerinti saulės elementų gamybą.
