Güneş pillerinin içinde karanlık akım, ters akım ve kaçak akım gibi çeşitli akım türleri bulunur. Bu akımlar, güneş modüllerinin güç çıkışı üzerinde farklı derecelerde etkiye sahiptir. Bu akımların özelliklerini ayırt etmek, anormal modül güç çıkışının nedenlerini belirlemeye ve sorunların kapsamlı bir şekilde çözülmesine yardımcı olabilir.
Koyu Akım
Tanım
Karanlık akım, aydınlatma olmadığında ters doyma akımı olarak da bilinir ve PN ekleminde ters polarizasyon koşulları altında, gelen ışık olmadığında oluşan ters doğru akım anlamına gelir. Genellikle taşıyıcı difüzyonu veya cihazın yüzeyindeki ve içindeki kusurların yanı sıra zararlı safsızlıklardan kaynaklanır.
Oluşum
(1).Difüzyon Süreci:Bir PN ekleminin içinde, N bölgesinde daha fazla elektron ve P bölgesinde daha fazla delik bulunur. Konsantrasyon farkı nedeniyle, N bölgesindeki elektronlar P bölgesine doğru, P bölgesindeki delikler ise N bölgesine doğru yayılır. PN ekleminin yerleşik elektrik alanı bu yayılmaya direnç gösterse de, dinamik bir denge sağlanana kadar bu yayılma devam eder ve bir yayılma akımı oluşur.
(2).Kusurlar ve Safsızlıklar:Cihazın yüzeyinde veya içinde kusurlar bulunduğunda, bunlar elektronları ve delikleri yakalayarak rekombinasyonu kolaylaştıran rekombinasyon merkezleri görevi görürler. Zararlı safsızlıklar da benzer bir rol oynayarak karanlık akımın oluşmasına katkıda bulunurlar.
Darbe
Silikon levha ayıklama işlemi sırasında genellikle karanlık akım dikkate alınır. Aşırı karanlık akım, çok sayıda yüzey durumu, çok sayıda kafes kusuru, zararlı safsızlıklar veya aşırı yüksek katkı konsantrasyonları gibi düşük levha kalitesine işaret eder. Bu tür levhalardan üretilen güneş hücreleri genellikle düşük azınlık taşıyıcı ömrüne sahiptir ve bu da doğrudan düşük dönüşüm verimliliğine yol açar.
Güneş Pillerinde Karanlık Akım
Basit diyotlarda karanlık akım, ters doyma akımına karşılık gelir. Ancak güneş pillerinde karanlık akım, ters doyma akımı, ince tabaka kaçak akımı ve hacimsel kaçak akımını içerir.
Ters Doygunluk Akımı
Tanım
Ters doyma akımı, bir PN ekleminde ters kutuplama uygulandığında oluşan akımı ifade eder. Ters voltaj, tükenme tabakasını genişleterek elektrik alanını ve elektronların potansiyel enerjisini artırır. Bu durum, çoğunluk taşıyıcılarının bariyeri geçmesini zorlaştırarak difüzyon akımını sıfıra yakın bir değere düşürür.
Oluşum
1. Sürüklenme Akımı: Artan elektrik alanı, N ve P bölgelerindeki azınlık taşıyıcılarının sürüklenmesini kolaylaştırarak ters bir akım oluşturur.
2. Sıcaklık Bağımlılığı: Azınlık taşıyıcıları termal olarak üretildiğinden, belirli bir sıcaklıkta sayıları sabittir ve ters akım da sabittir.
Kaçak Akım
Tanım
Güneş pilleri üç bölgeye ayrılabilir: ince tabaka (N bölgesi), tükenme tabakası (PN eklemi) ve ana bölge (P bölgesi). Bu bölgelerdeki kusurlar ve safsızlıklar, elektronları ve delikleri yakalayarak rekombinasyonu kolaylaştıran rekombinasyon merkezleri görevi görür. Bu süreç, ölçülen karanlık akıma katkıda bulunan küçük akımlar üretir.
Türler
• İnce Tabaka Kaçak Akımı: İnce tabakadaki kusurlar ve safsızlıklar nedeniyle oluşur.
• Toplu Kaçak Akım: Toplu bölgedeki kusurlar ve safsızlıklar nedeniyle oluşur.
Karanlık Akım Testinin Amacı
1. Arızayı Önleme
Pil ters kutuplandığında veya modül kutupları tersine çevrildiğinde, aşırı karanlık akım pilin hızlı bir şekilde bozulmasına yol açabilir. Nadir olsa da, karanlık akımın test edilmesi bu tür olayların önlenmesine yardımcı olur.
2. Üretim Süreçlerinin İzlenmesi
Karanlık akım testi, potansiyel proses sorunlarını belirlemeye yardımcı olur. Karanlık akım, sırasıyla J1J_1J1, J2J_2J2 ve J3J_3J3 ile temsil edilen ters doyma akımı, ince tabaka kaçak akımı ve hacimsel kaçak akımından oluşur.
Ters gerilim uygulandığında:
· Bölge 1: J2J_2J2 (ince tabaka sızıntı akımı) baskındır.
· Bölge 2: J3J_3J3 tarafından domine edilmektedir (toplu kaçak akım).
· Bölge 3: J1J_1J1 (ters doygunluk akımı) baskındır.
Bu bölgelerin sınırları belirli test gerilimleriyle belirlenir.
Gerilim Etkileri
Hücreye voltaj uygulandığında, silikon levhaya elektriksel enjeksiyon gerçekleşir ve dengesiz taşıyıcılar uyarılır. Voltaj ne kadar yüksek olursa, o kadar çok taşıyıcı uyarılır ve bu da daha yüksek karanlık akıma yol açar. Bununla birlikte, voltaj arttıkça büyüme hızı yavaşlar ve sonunda hücre bozulur.
Standart Test
Karanlık akım genellikle 12V'ta test edilir. Test sonuçları standart eğrilerle karşılaştırılarak pilin durumu değerlendirilebilir:
• 1. Bölgede aşırı karanlık akım, ince katmanda sorunlar olduğunu gösterir.
• 2. Bölgedeki aşırı karanlık akım, ana bölgede sorunlar olduğunu düşündürmektedir.
• 3. Bölgede aşırı karanlık akım, difüzyon, ekran baskısı veya sıcaklık tutarsızlıkları gibi PN ekleminde sorunlara işaret eder.
Çözüm
Karanlık akımın test edilmesi, süreçle ilgili sorunları belirlemek ve güneş pili üretimini iyileştirmek için çok önemlidir.
