Постоје различите врсте струја унутар соларних ћелија, као што су струја таме, обрнута струја и струја цурења. Ове струје имају различит степен утицаја на излазну снагу соларних модула. Разликовање карактеристика ових струја може помоћи у идентификацији узрока абнормалне излазне снаге модула, доприносећи темељном решавању проблема.
Тамна струја
Дефиниција
Тамна струја, позната и као струја обрнуте засићености без осветљења, односи се на обрнуту једносмерну струју генерисану у PN споју под условима обрнуте поларности када нема упадног светла. Генерално је узрокована дифузијом носилаца или дефектима на површини и унутар уређаја, као и штетним нечистоћама.
Формација
(1).Процес дифузије:Унутар PN споја, има више електрона у N-региону и више шупљина у P-региону. Због разлике у концентрацији, електрони у N-региону дифундују ка P-региону, а шупљине у P-региону дифундују ка N-региону. Иако уграђено електрично поље PN споја пружа отпор овој дифузији, она се ипак дешава док се не постигне динамичка равнотежа, формирајући дифузијску струју.
(2).Дефекти и нечистоће:Када дефекти постоје на површини или унутар уређаја, они делују као центри рекомбинације, хватајући електроне и шупљине и олакшавајући рекомбинацију. Штетне нечистоће играју сличну улогу, доприносећи стварању тамне струје.
Утицај
Тамна струја се често разматра током сортирања силицијумских плочица. Прекомерна тамна струја указује на лош квалитет плочице, као што су многа површинска стања, бројни дефекти решетке, штетне нечистоће или превисоке концентрације допирања. Соларне ћелије направљене од таквих плочица обично показују кратко време трајања мањинских носилаца, што директно доводи до ниске ефикасности конверзије.
Тамна струја у соларним ћелијама
Код једноставних диода, тамна струја одговара обрнутој струји засићења. Међутим, код соларних ћелија, тамна струја укључује обрнуту струју засићења, струју цурења танког слоја и струју цурења у маси.
Струја обрнутог засићења
Дефиниција
Струја реверзног засићења односи се на струју у PN споју када се примени реверзна поларност. Реверзни напон шири осиромашени слој, повећавајући електрично поље и потенцијалну енергију електрона. Због тога већински носиоци тешко прелазе баријеру, смањујући струју дифузије скоро на нулу.
Формација
1. Струја дрифта: Повећано електрично поље олакшава мањинским носиоцима у N и P регионима да дрифтују, формирајући обрнуту струју.
2. Зависност од температуре: Пошто се мањински носиоци термички генеришу, њихов број је константан на датој температури, као и реверзна струја.
Струја цурења
Дефиниција
Соларне ћелије се могу поделити у три региона: танки слој (N-регион), слој осиромашења (PN спој) и регион запремине (P-регион). Дефекти и нечистоће у овим регионима делују као центри рекомбинације, хватајући електроне и шупљине како би олакшали рекомбинацију. Овај процес генерише мале струје, доприносећи измереној тамној струји.
Врсте
· Струја цурења танког слоја: Узрокована дефектима и нечистоћама у танком слоју.
· Струја цурења у расутом стању: Узрокована дефектима и нечистоћама у расутом подручју.
Сврха тестирања тамне струје
1. Спречавање квара
Када је ћелија обрнуто поларизована или је поларитет модула обрнут, прекомерна струја таме може довести до брзог распада ћелије. Иако ретко, тестирање струје таме помаже у спречавању таквих појава.
2. Праћење производних процеса
Тестирање тамне струје помаже у идентификацији потенцијалних проблема у процесу. Тамна струја се састоји од струје обрнутог засићења, струје цурења танког слоја и струје цурења у већем обиму, представљене са J1J_1J1, J2J_2J2 и J3J_3J3, респективно.
Када се примени обрнути напон:
· Регион 1: Доминира J2J_2J2 (струја цурења танког слоја).
· Регион 2: Доминиран од стране J3J_3J3 (струја цурења у великој мери).
· Регион 3: Доминиран од стране J1J_1J1 (обрнута струја засићења).
Границе ових региона су одређене специфичним испитним напонима.
Ефекти напона
Када се на ћелију примени напон, он изазива електричну инјекцију у силицијумску плочицу, побуђујући неравнотежне носиоце. Што је напон виши, више носилаца је побуђено, што доводи до веће тамне струје. Међутим, брзина раста се успорава како се напон повећава све док се ћелија не разбије.
Стандардно тестирање
Тамна струја се обично тестира на 12 V. Поређењем резултата теста са стандардним кривама, може се проценити стање ћелије:
· Прекомерна тамна струја у Региону 1 указује на проблеме у танком слоју.
· Прекомерна тамна струја у Региону 2 указује на проблеме у главном региону.
· Прекомерна тамна струја у региону 3 указује на проблеме са PN спојем, као што су дифузија, сито штампа или температурне недоследности.
Закључак
Тестирање тамне струје је кључно за идентификацију проблема везаних за процес и побољшање производње соларних ћелија.
