Det finns olika typer av ström inuti solceller, såsom mörkström, backström och läckström. Dessa strömmar har varierande grad av inverkan på solcellsmodulernas effekt. Att urskilja egenskaperna hos dessa strömmar kan hjälpa till att identifiera orsakerna till onormal modulers effekt, vilket bidrar till en grundlig lösning på problemen.
Mörk ström
Definition
Mörkström, även känd som omvänd mättnadsström utan belysning, hänvisar till den omvända likströmmen som genereras i en PN-övergång under omvända förspänningsförhållanden när det inte finns något infallande ljus. Det orsakas vanligtvis av bärvågsdiffusion eller defekter på ytan och inuti enheten, samt skadliga föroreningar.
Bildning
(1).Diffusionsprocess:Inuti en PN-övergång finns det fler elektroner i N-regionen och fler hål i P-regionen. På grund av koncentrationsskillnaden diffunderar elektroner i N-regionen mot P-regionen, och hål i P-regionen diffunderar mot N-regionen. Även om det inbyggda elektriska fältet i PN-övergången motstår denna diffusion, uppstår den fortfarande tills en dynamisk jämvikt uppnås, vilket bildar en diffusionsström.
(2).Defekter och föroreningar:När defekter finns på ytan eller inuti enheten fungerar de som rekombinationscentra, som fångar elektroner och hål och underlättar rekombination. Skadliga föroreningar spelar en liknande roll och bidrar till bildandet av mörkström.
Inverkan
Mörkström beaktas ofta vid sortering av kiselskivor. För hög mörkström indikerar dålig skivkvalitet, såsom många yttillstånd, ett flertal gitterdefekter, skadliga föroreningar eller alltför höga dopningskoncentrationer. Solceller tillverkade av sådana skivor uppvisar vanligtvis låg livslängd för minoritetsbärare, vilket direkt leder till låg omvandlingseffektivitet.
Mörkström i solceller
I enkla dioder motsvarar mörkström omvänd mättnadsström. I solceller inkluderar mörkström dock omvänd mättnadsström, tunnskiktsläckström och bulkläckström.
Omvänd mättnadsström
Definition
Omvänd mättnadsström avser strömmen i en PN-övergång när omvänd förspänning appliceras. Den omvända spänningen vidgar utarmningsskiktet, vilket ökar det elektriska fältet och elektronernas potentiella energi. Detta gör det svårt för majoritetsbärare att korsa barriären, vilket minskar diffusionsströmmen till nära noll.
Bildning
1. Driftström: Det ökade elektriska fältet gör det lättare för minoritetsbärare i N- och P-regionerna att driva, vilket bildar en omvänd ström.
2. Temperaturberoende: Eftersom minoritetsbärare genereras termiskt är deras antal konstant vid en given temperatur, och det är även den omvända strömmen.
Läckström
Definition
Solceller kan delas in i tre regioner: tunt lager (N-region), utarmningslager (PN-övergång) och bulkregion (P-region). Defekter och föroreningar i dessa regioner fungerar som rekombinationscentra och fångar elektroner och hål för att underlätta rekombination. Denna process genererar små strömmar som bidrar till den uppmätta mörkströmmen.
Typer
· Läckström i tunnskiktet: Orsakas av defekter och föroreningar i det tunna skiktet.
· Bulkläckström: Orsakas av defekter och föroreningar i bulkområdet.
Syftet med mörkströmstestning
1. Förebygga haverier
När cellen är backförspänd eller modulens polaritet är omvänd, kan för hög mörkström leda till snabbt cellhaveri. Även om det är sällsynt, hjälper testning av mörkström till att förhindra sådana händelser.
2. Övervakning av produktionsprocesser
Mörkströmstestning hjälper till att identifiera potentiella processproblem. Mörkström består av omvänd mättnadsström, tunnskiktsläckström och bulkläckström, representerade av J1J_1J1, J2J_2J2 respektive J3J_3J3.
När omvänd spänning appliceras:
· Region 1: Domineras av J2J_2J2 (läckström i tunnskiktet).
· Region 2: Domineras av J3J_3J3 (bulkläckström).
· Region 3: Domineras av J1J_1J1 (omvänd mättnadsström).
Gränserna för dessa regioner bestäms av specifika testspänningar.
Spänningseffekter
När en spänning appliceras på cellen orsakar den elektrisk injektion i kiselskivan, vilket exciterar icke-jämviktsbärare. Ju högre spänningen är, desto fler bärare exciteras, vilket leder till högre mörkström. Tillväxthastigheten saktar dock ner när spänningen ökar tills cellen är nedbruten.
Standardtestning
Mörkström testas vanligtvis vid 12 V. Genom att jämföra testresultaten med standardkurvor kan cellens tillstånd bedömas:
· För hög mörkerström i region 1 indikerar problem i det tunna lagret.
· För hög mörkerström i region 2 tyder på problem i bulkregionen.
· För hög mörkerström i region 3 indikerar problem med PN-övergången, såsom diffusion, screentryck eller temperaturavvikelser.
Slutsats
Testning av mörkström är avgörande för att identifiera processrelaterade problem och förbättra solcellsproduktionen.
