V sončnih celicah obstajajo različne vrste tokov, kot so temni tok, povratni tok in uhajalni tok. Ti tokovi imajo različen vpliv na izhodno moč sončnih modulov. Razlikovanje značilnosti teh tokov lahko pomaga prepoznati vzroke za nenormalno izhodno moč modulov in prispeva k temeljiti rešitvi težav.
Temni tok
Definicija
Temni tok, znan tudi kot povratni nasičeni tok brez osvetlitve, se nanaša na povratni enosmerni tok, ki nastane v PN-spoju v pogojih povratne prednapetosti, ko ni vpadne svetlobe. Običajno ga povzročajo difuzija nosilcev naboja ali napake na površini in v notranjosti naprave, pa tudi škodljive nečistoče.
Formacija
(1).Difuzijski postopek:Znotraj PN-stika je več elektronov v N-območju in več vrzeli v P-območju. Zaradi razlike v koncentracijah elektroni v N-območju difundirajo proti P-območju, vrzeli v P-območju pa difundirajo proti N-območju. Čeprav vgrajeno električno polje PN-stika preprečuje to difuzijo, se ta še vedno dogaja, dokler ni doseženo dinamično ravnovesje, pri čemer nastane difuzijski tok.
(2).Napake in nečistoče:Ko na površini ali v notranjosti naprave obstajajo napake, delujejo kot rekombinacijski centri, ki zajemajo elektrone in vrzeli ter olajšajo rekombinacijo. Škodljive nečistoče igrajo podobno vlogo in prispevajo k nastanku temnega toka.
Vpliv
Temni tok se pogosto upošteva pri sortiranju silicijevih rezin. Prekomerni temni tok kaže na slabo kakovost rezin, kot so številna površinska stanja, številne napake v kristalni mreži, škodljive nečistoče ali previsoke koncentracije dopinga. Sončne celice, izdelane iz takšnih rezin, imajo običajno nizko življenjsko dobo manjšinskih nosilcev naboja, kar neposredno vodi v nizko učinkovitost pretvorbe.
Temni tok v sončnih celicah
V preprostih diodah temni tok ustreza povratnemu nasičenemu toku. V sončnih celicah pa temni tok vključuje povratni nasičen tok, tok tanke plasti puščanja in tok puščanja v razsutem stanju.
Povratni nasičeni tok
Definicija
Povratni nasičeni tok se nanaša na tok v PN-spoju, ko je uporabljena povratna prednapetost. Povratna napetost razširi osiromašeno plast, kar poveča električno polje in potencialno energijo elektronov. Zaradi tega večinski nosilci težko prečkajo pregrado, difuzijski tok pa se zmanjša skoraj na nič.
Formacija
1. Driftni tok: Povečano električno polje olajša drift manjšinskih nosilcev v območjih N in P, kar tvori povratni tok.
2. Temperaturna odvisnost: Ker manjšinski nosilci naboja nastajajo s toploto, je njihovo število pri dani temperaturi konstantno, prav tako pa tudi povratni tok.
Uhajalni tok
Definicija
Sončne celice lahko razdelimo na tri območja: tanko plast (N-območje), osiromašeno plast (PN-spoj) in območje v razsutem stanju (P-območje). Napake in nečistoče v teh območjih delujejo kot rekombinacijski centri, ki zajemajo elektrone in vrzeli ter tako olajšajo rekombinacijo. Ta proces ustvarja majhne tokove, ki prispevajo k izmerjenemu temnemu toku.
Vrste
· Uhajalni tok tanke plasti: Povzročajo ga napake in nečistoče v tanki plasti.
· Uhajalni tok v razsutem stanju: Povzročajo ga napake in nečistoče v razsutem stanju.
Namen testiranja temnega toka
1. Preprečevanje okvare
Ko je celica obrnjeno prednapeta ali je polarnost modula obrnjena, lahko prekomerni temni tok povzroči hitro razgradnjo celice. Čeprav je redko, testiranje temnega toka pomaga preprečiti takšne dogodke.
2. Spremljanje proizvodnih procesov
Testiranje s temnim tokom pomaga prepoznati morebitne težave v procesu. Temni tok je sestavljen iz povratnega nasičenega toka, toka puščanja tanke plasti in toka puščanja v razsutem stanju, ki jih predstavljajo J1J_1J1, J2J_2J2 in J3J_3J3.
Ko se uporabi povratna napetost:
· Regija 1: Prevladuje J2J_2J2 (tok tanke plasti puščanja).
· Regija 2: Prevladuje J3J_3J3 (veliki uhajalni tok).
· Regija 3: Prevladuje J1J_1J1 (obratni nasičeni tok).
Meje teh območij so določene s specifičnimi preskusnimi napetostmi.
Vpliv napetosti
Ko se na celico priključi napetost, se v silicijev rezin vbrizga elektrika, ki vzbudi neravnovesne nosilce naboja. Višja kot je napetost, več nosilcev je vzburjenih, kar vodi do večjega temnega toka. Vendar se stopnja rasti z naraščanjem napetosti upočasni, dokler se celica ne razgradi.
Standardno testiranje
Temni tok se običajno testira pri 12 V. Stanje celice je mogoče oceniti s primerjavo rezultatov testa s standardnimi krivuljami:
· Prekomerni temni tok v območju 1 kaže na težave v tanki plasti.
· Prekomerni temni tok v območju 2 kaže na težave v območju razsutega materiala.
· Prekomerni temni tok v območju 3 kaže na težave s PN-spojem, kot so difuzija, sitotisk ali temperaturne neskladnosti.
Zaključek
Testiranje temnega toka je ključnega pomena za prepoznavanje težav, povezanih s procesom, in izboljšanje proizvodnje sončnih celic.
