Det finnes ulike typer strøm inne i solceller, som mørkestrøm, reversstrøm og lekkasjestrøm. Disse strømmene har ulik grad av innvirkning på effekten fra solcellemoduler. Å skille mellom egenskapene til disse strømmene kan bidra til å identifisere årsakene til unormal effekt fra moduler, noe som bidrar til en grundig løsning av problemene.
Mørk strøm
Definisjon
Mørkestrøm, også kjent som revers metningsstrøm uten belysning, refererer til den reverserte likestrømmen som genereres i en PN-overgang under reverserte forspenningsforhold når det ikke er noe innfallende lys. Det er vanligvis forårsaket av bærerdiffusjon eller defekter på overflaten og inne i enheten, samt skadelige urenheter.
Dannelse
(1).Diffusjonsprosess:Inne i en PN-overgang er det flere elektroner i N-regionen og flere hull i P-regionen. På grunn av konsentrasjonsforskjellen diffunderer elektroner i N-regionen mot P-regionen, og hull i P-regionen diffunderer mot N-regionen. Selv om det innebygde elektriske feltet i PN-overgangen motstår denne diffusjonen, forekommer den fortsatt inntil en dynamisk likevekt oppnås, og danner en diffusjonsstrøm.
(2).Defekter og urenheter:Når det finnes defekter på overflaten eller inne i enheten, fungerer de som rekombinasjonssentre, som fanger opp elektroner og hull og legger til rette for rekombinasjon. Skadelige urenheter spiller en lignende rolle og bidrar til dannelsen av mørk strøm.
Påvirkning
Mørkestrøm blir ofte vurdert under sortering av silisiumskiver. For mye mørkstrøm indikerer dårlig skivekvalitet, som mange overflatetilstander, en rekke gitterdefekter, skadelige urenheter eller for høye dopingkonsentrasjoner. Solceller laget av slike skiver har vanligvis lav levetid for minoritetsbærere, noe som direkte fører til lav konverteringseffektivitet.
Mørkstrøm i solceller
I enkle dioder tilsvarer mørk strøm revers metningsstrøm. I solceller inkluderer mørk strøm imidlertid revers metningsstrøm, tynnsjiktslekkasjestrøm og bulklekkasjestrøm.
Omvendt metningsstrøm
Definisjon
Omvendt metningsstrøm refererer til strømmen i en PN-overgang når reversforspenning påføres. Reversspenningen utvider uttømmingslaget, noe som øker det elektriske feltet og den potensielle energien til elektronene. Dette gjør det vanskelig for majoritetsbærere å krysse barrieren, noe som reduserer diffusjonsstrømmen til nær null.
Dannelse
1. Driftstrøm: Det økte elektriske feltet gjør det lettere for minoritetsbærere i N- og P-regionene å drive, og danne en reversstrøm.
2. Temperaturavhengighet: Siden minoritetsbærere genereres termisk, er antallet deres konstant ved en gitt temperatur, og det samme er reversstrømmen.
Lekkasjestrøm
Definisjon
Solceller kan deles inn i tre regioner: tynt lag (N-region), uttømmingslag (PN-overgang) og bulkregion (P-region). Defekter og urenheter i disse regionene fungerer som rekombinasjonssentre, og fanger opp elektroner og hull for å legge til rette for rekombinasjon. Denne prosessen genererer små strømmer som bidrar til den målte mørkestrømmen.
Typer
· Lekkasjestrøm i tynnsjikt: Forårsakes av defekter og urenheter i det tynne laget.
· Bulklekkasjestrøm: Forårsaket av defekter og urenheter i bulkområdet.
Formålet med testing av mørkestrøm
1. Forebygging av havari
Når cellen er reversert forspent eller modulpolariteten er reversert, kan for høy mørkstrøm føre til rask cellehavari. Selv om det er sjeldent, bidrar testing av mørkstrøm til å forhindre slike hendelser.
2. Overvåking av produksjonsprosesser
Testing av mørkestrøm bidrar til å identifisere potensielle prosessproblemer. Mørkestrøm består av revers metningsstrøm, tynnsjiktslekkasjestrøm og bulklekkasjestrøm, representert ved henholdsvis J1J_1J1, J2J_2J2 og J3J_3J3.
Når reversspenning påføres:
· Region 1: Dominert av J2J_2J2 (tynnsjiktslekkasjestrøm).
· Region 2: Dominert av J3J_3J3 (bulklekkstrøm).
· Region 3: Dominert av J1J_1J1 (revers metningsstrøm).
Grensene for disse områdene bestemmes av spesifikke testspenninger.
Spenningseffekter
Når en spenning påføres cellen, forårsaker det elektrisk injeksjon i silisiumskiven, som eksiterer ikke-likevektsbærere. Jo høyere spenningen er, desto flere bærere eksiteres, noe som fører til høyere mørk strøm. Veksthastigheten avtar imidlertid etter hvert som spenningen øker, helt til cellen er brutt ned.
Standardtesting
Mørkestrøm testes vanligvis ved 12 V. Ved å sammenligne testresultatene med standardkurver kan cellens tilstand vurderes:
· For mye mørk strøm i region 1 indikerer problemer i det tynne laget.
· For mye mørk strøm i region 2 tyder på problemer i hovedregionen.
· For høy mørkstrøm i region 3 indikerer problemer med PN-overgangen, for eksempel diffusjon, silketrykk eller temperaturavvik.
Konklusjon
Testing av mørkstrøm er avgjørende for å identifisere prosessrelaterte problemer og forbedre solcelleproduksjonen.
