Există diverse tipuri de curent în interiorul celulelor solare, cum ar fi curentul de întuneric, curentul invers și curentul de scurgere. Acești curenți au grade diferite de impact asupra puterii de ieșire a modulelor solare. Distingerea caracteristicilor acestor curenți poate ajuta la identificarea cauzelor puterii de ieșire anormale a modulelor, contribuind la o rezolvare completă a problemelor.
Curent întunecat
Definiţie
Curentul de întuneric, cunoscut și sub denumirea de curent de saturație invers în lipsa iluminării, se referă la curentul continuu invers generat într-o joncțiune PN în condiții de polarizare inversă, atunci când nu există lumină incidentă. Acesta este cauzat, în general, de difuzia purtătorului de sarcină sau de defectele de pe suprafața și din interiorul dispozitivului, precum și de impuritățile dăunătoare.
Formare
(1).Procesul de difuzie:În interiorul unei joncțiuni PN, există mai mulți electroni în regiunea N și mai multe goluri în regiunea P. Datorită diferenței de concentrație, electronii din regiunea N difuzează spre regiunea P, iar golurile din regiunea P difuzează spre regiunea N. Deși câmpul electric încorporat al joncțiunii PN opune rezistență acestei difuzii, aceasta are loc până când se atinge un echilibru dinamic, formând un curent de difuzie.
(2).Defecte și impurități:Când există defecte la suprafața sau în interiorul dispozitivului, acestea acționează ca centre de recombinare, captând electroni și goluri și facilitând recombinarea. Impuritățile dăunătoare joacă un rol similar, contribuind la formarea curentului întunecat.
Impact
Curentul de întuneric este adesea luat în considerare în timpul sortării napolitanelor de siliciu. Curentul de întuneric excesiv indică o calitate slabă a napolitanei, cum ar fi numeroase stări de suprafață, numeroase defecte de rețea, impurități dăunătoare sau concentrații de dopaj prea mari. Celulele solare fabricate din astfel de napolitane prezintă de obicei durate de viață reduse ale purtătorilor minoritari, ceea ce duce direct la o eficiență de conversie scăzută.
Curentul întunecat în celulele solare
În diodele simple, curentul de întuneric corespunde curentului de saturație invers. În celulele solare, însă, curentul de întuneric include curentul de saturație invers, curentul de scurgere în strat subțire și curentul de scurgere în vrac.
Curent de saturație invers
Definiţie
Curentul de saturație invers se referă la curentul dintr-o joncțiune PN atunci când se aplică polarizare inversă. Tensiunea inversă lărgește stratul de epuizare, crescând câmpul electric și energia potențială a electronilor. Acest lucru îngreunează traversarea barierei de către purtătorii majoritari, reducând curentul de difuzie aproape de zero.
Formare
1. Curent de derivă: Câmpul electric crescut facilitează deriva purtătorilor minoritari din regiunile N și P, formând un curent invers.
2. Dependența de temperatură: Deoarece purtătorii minoritari sunt generați termic, numărul lor este constant la o temperatură dată, la fel și curentul invers.
Curent de scurgere
Definiţie
Celulele solare pot fi împărțite în trei regiuni: strat subțire (regiunea N), strat de epuizare (joncțiunea PN) și regiunea de suprafață (regiunea P). Defectele și impuritățile din aceste regiuni acționează ca centre de recombinare, captând electroni și goluri pentru a facilita recombinarea. Acest proces generează curenți mici, contribuind la curentul de întuneric măsurat.
Tipuri
· Curent de scurgere în strat subțire: cauzat de defecte și impurități în stratul subțire.
· Curent de scurgere în vrac: Cauzat de defecte și impurități din regiunea vrac.
Scopul testării curentului întunecat
1. Prevenirea defecțiunilor
Când celula este polarizată invers sau polaritatea modulului este inversată, curentul excesiv de întuneric poate duce la o defectare rapidă a celulei. Deși este rar, testarea curentului de întuneric ajută la prevenirea unor astfel de evenimente.
2. Monitorizarea proceselor de producție
Testarea curentului de întuneric ajută la identificarea potențialelor probleme ale procesului. Curentul de întuneric este compus din curentul de saturație invers, curentul de scurgere în strat subțire și curentul de scurgere în vrac, reprezentate de J1J_1J1, J2J_2J2 și respectiv J3J_3J3.
Când se aplică tensiune inversă:
· Regiunea 1: Dominată de J2J_2J2 (curent de scurgere în strat subțire).
· Regiunea 2: Dominată de J3J_3J3 (curent de scurgere în vrac).
· Regiunea 3: Dominată de J1J_1J1 (curent de saturație invers).
Limitele acestor regiuni sunt determinate de tensiuni de testare specifice.
Efecte de tensiune
Când se aplică o tensiune celulei, aceasta provoacă o injecție electrică în placheta de siliciu, excitând purtătorii de sarcină aflați în dezechilibru. Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât sunt excitați mai mulți purtători de sarcină, ceea ce duce la un curent de întuneric mai mare. Cu toate acestea, rata de creștere încetinește pe măsură ce tensiunea crește, până când celula este descompusă.
Testare standard
Curentul de întuneric este de obicei testat la 12V. Prin compararea rezultatelor testelor cu curbele standard, se poate evalua starea celulei:
· Curentul excesiv de întuneric în Regiunea 1 indică probleme în stratul subțire.
· Curentul de întuneric excesiv în Regiunea 2 sugerează probleme în regiunea de volum.
· Curentul excesiv de întuneric în Regiunea 3 indică probleme cu joncțiunea PN, cum ar fi difuzia, serigrafia sau inconsistențele de temperatură.
Concluzie
Testarea curentului întunecat este crucială pentru identificarea problemelor legate de proces și îmbunătățirea producției de celule solare.
