Bên trong các tế bào quang điện có nhiều loại dòng điện khác nhau, chẳng hạn như dòng điện tối, dòng điện ngược và dòng điện rò rỉ. Các dòng điện này có tác động khác nhau đến công suất đầu ra của các mô-đun năng lượng mặt trời. Việc phân biệt đặc điểm của các dòng điện này có thể giúp xác định nguyên nhân gây ra sự bất thường trong công suất đầu ra của mô-đun, góp phần giải quyết triệt để vấn đề.
Dòng điện tối
Sự định nghĩa
Dòng điện tối, còn được gọi là dòng điện bão hòa ngược khi không có ánh sáng chiếu vào, là dòng điện một chiều ngược được tạo ra trong mối nối PN dưới điều kiện phân cực ngược khi không có ánh sáng chiếu vào. Nguyên nhân thường là do sự khuếch tán hạt tải điện hoặc các khuyết tật trên bề mặt và bên trong thiết bị, cũng như các tạp chất có hại.
Sự hình thành
(1).Quá trình khuếch tán:Bên trong một mối nối PN, có nhiều electron hơn ở vùng N và nhiều lỗ trống hơn ở vùng P. Do sự khác biệt về nồng độ, các electron ở vùng N khuếch tán về phía vùng P, và các lỗ trống ở vùng P khuếch tán về phía vùng N. Mặc dù điện trường nội tại của mối nối PN cản trở sự khuếch tán này, nó vẫn xảy ra cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng động, tạo thành dòng khuếch tán.
(2).Các khuyết tật và tạp chất:Khi có khuyết tật trên bề mặt hoặc bên trong thiết bị, chúng hoạt động như các trung tâm tái kết hợp, thu giữ electron và lỗ trống, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tái kết hợp. Các tạp chất có hại cũng đóng vai trò tương tự, góp phần hình thành dòng điện tối.
Sự va chạm
Dòng điện tối thường được xem xét trong quá trình phân loại tấm silicon. Dòng điện tối quá mức cho thấy chất lượng tấm kém, chẳng hạn như nhiều trạng thái bề mặt, nhiều khuyết tật mạng tinh thể, tạp chất có hại hoặc nồng độ pha tạp quá cao. Pin mặt trời được làm từ những tấm như vậy thường có thời gian sống của hạt tải điện thiểu số thấp, dẫn trực tiếp đến hiệu suất chuyển đổi thấp.
Dòng điện tối trong pin mặt trời
Trong các điốt đơn giản, dòng điện tối tương ứng với dòng điện bão hòa ngược. Tuy nhiên, trong các pin mặt trời, dòng điện tối bao gồm dòng điện bão hòa ngược, dòng điện rò rỉ lớp mỏng và dòng điện rò rỉ khối.
Dòng điện bão hòa ngược
Sự định nghĩa
Dòng bão hòa ngược đề cập đến dòng điện trong mối nối PN khi có điện áp phân cực ngược. Điện áp ngược làm mở rộng lớp suy giảm, tăng cường điện trường và thế năng của electron. Điều này khiến cho các hạt tải điện chủ yếu khó vượt qua rào cản, làm giảm dòng khuếch tán xuống gần bằng không.
Sự hình thành
1. Dòng điện trôi: Điện trường tăng lên làm cho các hạt tải điện thiểu số trong vùng N và P dễ dàng trôi dạt hơn, tạo thành dòng điện ngược chiều.
2. Sự phụ thuộc vào nhiệt độ: Vì các hạt tải điện thiểu số được tạo ra do nhiệt độ, nên số lượng của chúng không đổi ở một nhiệt độ nhất định, và dòng điện ngược cũng vậy.
Dòng rò rỉ
Sự định nghĩa
Pin mặt trời có thể được chia thành ba vùng: lớp mỏng (vùng N), lớp suy giảm (mối nối PN) và vùng chính (vùng P). Các khuyết tật và tạp chất trong các vùng này hoạt động như các trung tâm tái kết hợp, thu giữ electron và lỗ trống để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tái kết hợp. Quá trình này tạo ra các dòng điện nhỏ, góp phần vào dòng điện tối đo được.
Các loại
• Dòng rò lớp mỏng: Gây ra bởi các khuyết tật và tạp chất trong lớp mỏng.
• Dòng rò khối: Gây ra bởi các khuyết tật và tạp chất trong vùng khối.
Mục đích của việc kiểm tra dòng điện ẩn
1. Ngăn ngừa sự cố
Khi pin bị phân cực ngược hoặc cực tính của mô-đun bị đảo ngược, dòng điện tối quá mức có thể dẫn đến hỏng pin nhanh chóng. Mặc dù hiếm khi xảy ra, việc kiểm tra dòng điện tối giúp ngăn ngừa những sự cố như vậy.
2. Giám sát quy trình sản xuất
Kiểm tra dòng điện tối giúp xác định các vấn đề tiềm ẩn trong quy trình. Dòng điện tối bao gồm dòng điện bão hòa ngược, dòng điện rò rỉ lớp mỏng và dòng điện rò rỉ khối, được biểu thị lần lượt bằng J1, J2 và J3.
Khi có điện áp ngược tác dụng:
· Vùng 1: Chủ yếu là dòng rò J2J_2J2 (dòng rò lớp mỏng).
· Vùng 2: Chủ yếu là dòng rò J3J_3J3 (dòng rò lớn).
· Vùng 3: Chủ yếu là dòng bão hòa ngược J1J_1J1.
Ranh giới của các vùng này được xác định bởi các điện áp thử nghiệm cụ thể.
Hiệu ứng điện áp
Khi đặt điện áp vào tế bào, nó gây ra sự truyền điện vào tấm silicon, kích thích các hạt tải điện không cân bằng. Điện áp càng cao, càng nhiều hạt tải điện bị kích thích, dẫn đến dòng điện tối càng cao. Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng chậm lại khi điện áp tăng cho đến khi tế bào bị hỏng.
Kiểm tra tiêu chuẩn
Dòng điện tối thường được kiểm tra ở điện áp 12V. Bằng cách so sánh kết quả kiểm tra với các đường cong chuẩn, có thể đánh giá tình trạng của pin:
• Dòng điện tối quá mức ở Vùng 1 cho thấy có vấn đề ở lớp mỏng.
• Dòng điện tối quá mức ở Vùng 2 cho thấy có vấn đề ở vùng chính.
• Dòng điện tối quá mức ở Vùng 3 cho thấy có vấn đề với mối nối PN, chẳng hạn như khuếch tán, in lưới hoặc sự không nhất quán về nhiệt độ.
Phần kết luận
Kiểm tra dòng điện ẩn là rất quan trọng để xác định các vấn đề liên quan đến quy trình và cải thiện sản xuất pin mặt trời.
