V solárnych článkoch existujú rôzne typy prúdu, ako napríklad prúd za tmy, spätný prúd a zvodový prúd. Tieto prúdy majú rôzny stupeň vplyvu na výstupný výkon solárnych modulov. Rozlišovanie charakteristík týchto prúdov môže pomôcť identifikovať príčiny abnormálneho výstupného výkonu modulov a prispieť k dôkladnému riešeniu problémov.
Temný prúd
Definícia
Tmavý prúd, tiež známy ako reverzný saturačný prúd bez osvetlenia, sa vzťahuje na reverzný jednosmerný prúd generovaný v PN prechode za podmienok reverzného predpätia, keď nedopadá žiadne svetlo. Je zvyčajne spôsobený difúziou nosičov náboja alebo defektmi na povrchu a vo vnútri zariadenia, ako aj škodlivými nečistotami.
Formácia
(1).Difúzny proces:Vo vnútri PN prechodu je viac elektrónov v N-oblasti a viac dier v P-oblasti. V dôsledku rozdielu koncentrácií elektróny v N-oblasti difundujú smerom k P-oblasti a diery v P-oblasti difundujú smerom k N-oblasti. Hoci vstavané elektrické pole PN prechodu tejto difúzii bráni, stále k nej dochádza, kým sa nedosiahne dynamická rovnováha, čím vzniká difúzny prúd.
(2).Vady a nečistoty:Keď sa na povrchu alebo vo vnútri zariadenia nachádzajú defekty, fungujú ako rekombinačné centrá, zachytávajú elektróny a diery a uľahčujú rekombináciu. Škodlivé nečistoty zohrávajú podobnú úlohu a prispievajú k tvorbe tmavého prúdu.
Dopad
Pri triedení kremíkových doštičiek sa často berie do úvahy tmavý prúd. Nadmerný tmavý prúd naznačuje zlú kvalitu doštičky, ako napríklad veľa povrchových stavov, početné mriežkové defekty, škodlivé nečistoty alebo príliš vysoké koncentrácie dopingu. Solárne články vyrobené z takýchto doštičiek zvyčajne vykazujú nízku životnosť minoritných nosičov náboja, čo priamo vedie k nízkej účinnosti konverzie.
Temný prúd v solárnych článkoch
V jednoduchých diódach zodpovedá tmavý prúd reverznému saturačnému prúdu. V solárnych článkoch však tmavý prúd zahŕňa reverzný saturačný prúd, zvodový prúd tenkej vrstvy a objemový zvodový prúd.
Reverzný saturačný prúd
Definícia
Reverzný saturačný prúd sa vzťahuje na prúd v PN prechode, keď je aplikované reverzné predpätie. Reverzné napätie rozširuje ochudobnenú vrstvu, čím zvyšuje elektrické pole a potenciálnu energiu elektrónov. To sťažuje prechod väčšinových nosičov cez bariéru, čím sa difúzny prúd znižuje takmer na nulu.
Formácia
1. Driftový prúd: Zvýšené elektrické pole uľahčuje drift minoritných nosičov v oblastiach N a P, čím vzniká spätný prúd.
2. Teplotná závislosť: Keďže minoritné nosiče náboja sú generované tepelne, ich počet je pri danej teplote konštantný, rovnako ako spätný prúd.
Zvodový prúd
Definícia
Solárne články možno rozdeliť do troch oblastí: tenká vrstva (N-oblasť), ochudobnená vrstva (PN prechod) a objemová oblasť (P-oblasť). Defekty a nečistoty v týchto oblastiach pôsobia ako rekombinačné centrá, zachytávajú elektróny a diery, čo uľahčuje rekombináciu. Tento proces generuje malé prúdy, ktoré prispievajú k meranému tmavému prúdu.
Typy
· Zvodový prúd tenkej vrstvy: Spôsobený chybami a nečistotami v tenkej vrstve.
· Zvodový prúd v objeme: Spôsobený chybami a nečistotami v objemovej oblasti.
Účel testovania tmavým prúdom
1. Predchádzanie poruchám
Keď je článok predpätý alebo je polarita modulu obrátená, nadmerný tmavý prúd môže viesť k rýchlemu rozpadu článku. Hoci je to zriedkavé, testovanie tmavého prúdu pomáha predchádzať takýmto udalostiam.
2. Monitorovanie výrobných procesov
Testovanie tmavým prúdom pomáha identifikovať potenciálne problémy s procesom. Tmavý prúd sa skladá z reverzného saturačného prúdu, zvodového prúdu tenkej vrstvy a objemového zvodového prúdu, ktoré sú reprezentované J1J_1J1, J2J_2J2 a J3J_3J3 v uvedenom poradí.
Keď sa použije spätné napätie:
· Región 1: Dominuje J2J_2J2 (prúd zvodu tenkej vrstvy).
· Región 2: Dominuje J3J_3J3 (hromadný zvodový prúd).
· Región 3: Dominantný J1J_1J1 (reverzný saturačný prúd).
Hranice týchto oblastí sú určené špecifickými testovacími napätiami.
Vplyvy napätia
Keď sa na článok aplikuje napätie, spôsobí sa elektrická injekcia do kremíkovej doštičky, ktorá excituje nerovnovážne nosiče náboja. Čím vyššie je napätie, tým viac nosičov je excitovaných, čo vedie k vyššiemu tmavému prúdu. Rýchlosť rastu sa však so zvyšujúcim sa napätím spomaľuje, až kým sa článok nerozbije.
Štandardné testovanie
Prúd v tme sa zvyčajne testuje pri 12 V. Porovnaním výsledkov testu so štandardnými krivkami je možné posúdiť stav článku:
· Nadmerný tmavý prúd v oblasti 1 naznačuje problémy v tenkej vrstve.
· Nadmerný tmavý prúd v oblasti 2 naznačuje problémy v objemovej oblasti.
· Nadmerný tmavý prúd v oblasti 3 naznačuje problémy s PN prechodom, ako je difúzia, sieťotlač alebo teplotné nekonzistentnosti.
Záver
Testovanie tmavého prúdu je kľúčové pre identifikáciu problémov súvisiacich s procesom a zlepšenie výroby solárnych článkov.
