Усередині сонячних елементів існують різні типи струмів, такі як темновий струм, зворотний струм та струм витоку. Ці струми мають різний ступінь впливу на вихідну потужність сонячних модулів. Розрізнення характеристик цих струмів може допомогти визначити причини аномальної вихідної потужності модуля, що сприятиме ретельному вирішенню проблем.
Темна течія
Визначення
Темновий струм, також відомий як зворотний струм насичення за відсутності освітлення, стосується зворотного постійного струму, що генерується в PN-переході в умовах зворотного зміщення, коли немає падаючого світла. Зазвичай він спричинений дифузією носіїв заряду або дефектами на поверхні та всередині пристрою, а також шкідливими домішками.
Формування
(1).Процес дифузії:Усередині PN-переходу більше електронів в N-області та більше дірок в P-області. Через різницю концентрацій електрони в N-області дифундують до P-області, а дірки в P-області дифундують до N-області. Хоча вбудоване електричне поле PN-переходу чинить опір цій дифузії, вона все одно відбувається, доки не буде досягнуто динамічної рівноваги, утворюючи дифузійний струм.
(2).Дефекти та домішки:Коли на поверхні або всередині пристрою є дефекти, вони діють як центри рекомбінації, захоплюючи електрони та дірки та сприяючи рекомбінації. Шкідливі домішки відіграють аналогічну роль, сприяючи утворенню темнового струму.
Вплив
Темновий струм часто враховується під час сортування кремнієвих пластин. Надмірний темновий струм вказує на погану якість пластини, таку як численні поверхневі стани, численні дефекти кристалічної решітки, шкідливі домішки або надмірно високі концентрації легування. Сонячні елементи, виготовлені з таких пластин, зазвичай демонструють низький час життя неосновних носіїв заряду, що безпосередньо призводить до низької ефективності перетворення.
Темний струм у сонячних елементах
У простих діодах темновий струм відповідає зворотному струму насичення. Однак у сонячних елементах темновий струм включає зворотний струм насичення, струм витоку тонкого шару та струм витоку в об'ємі.
Зворотний струм насичення
Визначення
Зворотний струм насичення відноситься до струму в PN-переході, коли застосовується зворотне зміщення. Зворотна напруга розширює шар збіднення, збільшуючи електричне поле та потенційну енергію електронів. Це ускладнює перетин бар'єру основними носіями заряду, зменшуючи струм дифузії майже до нуля.
Формування
1. Струм дрейфу: Збільшене електричне поле полегшує дрейф неосновних носіїв заряду в областях N та P, утворюючи зворотний струм.
2. Залежність від температури: Оскільки неосновні носії заряду генеруються термічно, їх кількість є постійною за заданої температури, як і зворотний струм.
Струм витоку
Визначення
Сонячні елементи можна розділити на три області: тонкий шар (N-область), шар збідненості (PN-перехід) та об'ємна область (P-область). Дефекти та домішки в цих областях діють як центри рекомбінації, захоплюючи електрони та дірки для полегшення рекомбінації. Цей процес генерує малі струми, що сприяють вимірюваному темновому струму.
Типи
· Струм витоку тонкого шару: спричинений дефектами та домішками в тонкому шарі.
· Струм витоку в об'ємі: спричинений дефектами та домішками в об'ємній області.
Мета випробування темновим струмом
1. Запобігання поломкам
Коли елемент зміщений у зворотному напрямку або полярність модуля змінена, надмірний темновий струм може призвести до швидкого виходу з ладу елемента. Хоча це трапляється рідко, тестування темнового струму допомагає запобігти таким явищам.
2. Моніторинг виробничих процесів
Випробування темновим струмом допомагає виявити потенційні проблеми процесу. Темновий струм складається зі зворотного струму насичення, струму витоку тонкого шару та струму витоку об'єму, представлених відповідно J1J_1J1, J2J_2J2 та J3J_3J3.
При застосуванні зворотної напруги:
· Регіон 1: Домінує J2J_2J2 (струм витоку тонкого шару).
· Регіон 2: Домінує J3J_3J3 (струм витоку об'єму).
· Регіон 3: Домінує J1J_1J1 (зворотний струм насичення).
Межі цих областей визначаються певними випробувальними напругами.
Вплив напруги
Коли до елемента подається напруга, це викликає електричну інжекцію в кремнієву пластину, збуджуючи нерівноважні носії заряду. Чим вища напруга, тим більше носіїв збуджується, що призводить до більшого темнового струму. Однак швидкість зростання сповільнюється зі збільшенням напруги, доки елемент не розіб'ється.
Стандартне тестування
Темновий струм зазвичай випробовується при 12 В. Порівнюючи результати випробувань зі стандартними кривими, можна оцінити стан елемента:
· Надмірний темновий струм у Області 1 вказує на проблеми в тонкому шарі.
· Надмірний темновий струм у Регіоні 2 свідчить про проблеми в об'ємній області.
· Надмірний темновий струм у Області 3 вказує на проблеми з PN-переходом, такі як дифузія, трафаретний друк або температурні невідповідності.
Висновок
Тестування темнового струму має вирішальне значення для виявлення проблем, пов'язаних з процесом, та покращення виробництва сонячних елементів.
