Saules baterijās pastāv dažādi strāvas veidi, piemēram, tumšā strāva, apgrieztā strāva un noplūdes strāva. Šīm strāvām ir dažāda ietekme uz saules moduļu jaudu. Šo strāvu raksturlielumu noteikšana var palīdzēt noteikt anomālas moduļu jaudas cēloņus, tādējādi veicinot problēmu pilnīgu risināšanu.
Tumšā strāva
Definīcija
Tumšā strāva, kas pazīstama arī kā apgrieztā piesātinājuma strāva bez apgaismojuma, attiecas uz apgriezto līdzstrāvu, kas rodas PN savienojumā apgrieztās nobīdes apstākļos, ja nav krītošas gaismas. To parasti izraisa nesēju difūzija vai defekti uz ierīces virsmas un iekšpusē, kā arī kaitīgi piemaisījumi.
Veidošanās
(1).Difūzijas process:PN pārejas iekšpusē N apgabalā ir vairāk elektronu un P apgabalā vairāk caurumu. Koncentrācijas atšķirības dēļ N apgabala elektroni difundē P apgabala virzienā, un P apgabala caurumi difundē N apgabala virzienā. Lai gan PN pārejas iebūvētais elektriskais lauks pretojas šai difūzijai, tā joprojām notiek, līdz tiek sasniegts dinamiskais līdzsvars, veidojot difūzijas strāvu.
(2).Defekti un piemaisījumi:Kad uz ierīces virsmas vai iekšpusē ir defekti, tie darbojas kā rekombinācijas centri, uztverot elektronus un caurumus un veicinot rekombināciju. Kaitīgie piemaisījumi spēlē līdzīgu lomu, veicinot tumšās strāvas veidošanos.
Ietekme
Silīcija plākšņu šķirošanas laikā bieži tiek ņemta vērā tumšā strāva. Pārmērīga tumšā strāva norāda uz sliktu plākšņu kvalitāti, piemēram, daudziem virsmas stāvokļiem, daudziem režģa defektiem, kaitīgiem piemaisījumiem vai pārāk augstu leģējošo vielu koncentrāciju. No šādām plāksnēm izgatavotām saules baterijām parasti ir zems minoritātes nesēju dzīves ilgums, kas tieši noved pie zemas konversijas efektivitātes.
Tumšā strāva saules baterijās
Vienkāršās diodēs tumšā strāva atbilst apgrieztajai piesātinājuma strāvai. Savukārt saules baterijās tumšā strāva ietver apgriezto piesātinājuma strāvu, plānslāņa noplūdes strāvu un tilpuma noplūdes strāvu.
Reversā piesātinājuma strāva
Definīcija
Apgrieztā piesātinājuma strāva attiecas uz strāvu PN savienojumā, kad tiek pielikts apgrieztais spriegums. Apgrieztais spriegums paplašina noplicināšanas slāni, palielinot elektrisko lauku un elektronu potenciālo enerģiju. Tas apgrūtina vairākuma nesējiem šķērsot barjeru, samazinot difūzijas strāvu gandrīz līdz nullei.
Veidošanās
1. Drifes strāva: Palielināts elektriskais lauks atvieglo minoritātes nesēju dreifēšanu N un P reģionos, veidojot apgrieztu strāvu.
2. Temperatūras atkarība: Tā kā minoritātes nesēji tiek ģenerēti termiski, to skaits noteiktā temperatūrā ir nemainīgs, tāpat kā apgrieztā strāva.
Noplūdes strāva
Definīcija
Saules baterijas var iedalīt trīs reģionos: plānais slānis (N reģions), noplicināšanas slānis (PN savienojums) un tilpuma reģions (P reģions). Defekti un piemaisījumi šajos reģionos darbojas kā rekombinācijas centri, uztverot elektronus un caurumus, lai veicinātu rekombināciju. Šis process ģenerē nelielas strāvas, kas veicina izmērīto tumšo strāvu.
Veidi
· Plānslāņa noplūdes strāva: to izraisa plānajā slānī esošie defekti un piemaisījumi.
· Tilpuma noplūdes strāva: rodas defektu un piemaisījumu dēļ tilpuma zonā.
Tumšās strāvas testēšanas mērķis
1. Bojājumu novēršana
Ja elements ir apgrieztā virzienā vai moduļa polaritāte ir apgriezta, pārmērīga tumšās strāvas iedarbība var izraisīt ātru elementa sabrukšanu. Lai gan tas notiek reti, tumšās strāvas pārbaude palīdz novērst šādus gadījumus.
2. Ražošanas procesu uzraudzība
Tumšās strāvas pārbaude palīdz identificēt potenciālas procesa problēmas. Tumšā strāva sastāv no apgrieztās piesātinājuma strāvas, plānslāņa noplūdes strāvas un tilpuma noplūdes strāvas, ko attiecīgi attēlo J1J_1J1, J2J_2J2 un J3J_3J3.
Kad tiek pielikts apgrieztais spriegums:
· 1. reģions: Dominē J2J_2J2 (plānslāņu noplūdes strāva).
· 2. reģions: Dominē J3J_3J3 (lielā noplūdes strāva).
· 3. reģions: Dominē J1J_1J1 (apgrieztā piesātinājuma strāva).
Šo reģionu robežas nosaka īpaši testa spriegumi.
Sprieguma efekti
Kad šūnai tiek pielikts spriegums, tas izraisa elektriskās strāvas injekciju silīcija plāksnē, ierosinot nevienmērīgus lādiņu nesējus. Jo augstāks spriegums, jo vairāk lādiņu nesēju tiek ierosināti, kas noved pie lielākas tumšās strāvas. Tomēr augšanas ātrums palēninās, palielinoties spriegumam, līdz šūna sadalās.
Standarta testēšana
Tumšā strāva parasti tiek testēta pie 12 V. Salīdzinot testa rezultātus ar standarta līknēm, var novērtēt šūnas stāvokli:
· Pārmērīga tumšā strāva 1. reģionā norāda uz problēmām plānā slānī.
· Pārmērīga tumšā strāva 2. reģionā liecina par problēmām tilpuma reģionā.
· Pārmērīga tumšā strāva 3. reģionā norāda uz problēmām ar PN pāreju, piemēram, difūziju, sietspiedi vai temperatūras neatbilstībām.
Secinājums
Tumšās strāvas testēšana ir ļoti svarīga, lai identificētu ar procesu saistītas problēmas un uzlabotu saules bateriju ražošanu.
