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暗電流、反向電流、漏電流區(qū)別
發(fā)布者:huabangdl  發(fā)布時間:2020-07-30 16:43:17

池片內(nèi)部存在多種電流,如暗電流、反向電流、漏電流等。

各種電流都對組件的功率有或大或小的影響,區(qū)分各種電流的特性,能夠排查引起組件功率異常的原因,有助于問題的徹底解決。

暗電流

暗電流(DarkCurrent)也稱無照電流,是指P-N結(jié)在反偏壓條件下,沒有入射光時產(chǎn)生的反向直流電流。一般由于載流子的擴(kuò)散產(chǎn)生或者器件表面和內(nèi)部的缺陷以及有害的雜質(zhì)引起。擴(kuò)散產(chǎn)生的原理是在PN結(jié)內(nèi)部,N區(qū)電子多,P區(qū)空穴多,因為濃度差,N區(qū)的電子就要向P區(qū)擴(kuò)散,P區(qū)的空穴要向N區(qū)擴(kuò)散,盡管PN結(jié)內(nèi)建電場是阻止這種擴(kuò)散的,但實際上這中擴(kuò)散一直進(jìn)行,只是達(dá)到了一個動態(tài)的平衡,這是擴(kuò)散電流的形成。另外當(dāng)器件的表面和內(nèi)部有缺陷時,缺陷能級會起到復(fù)合中心的作用,它會虜獲電子和空穴在缺陷能級上進(jìn)行復(fù)合,電子和空穴被虜獲到缺陷能級上時,由于載流子的移動形成了電流,同樣有害的雜質(zhì)在器件中也是起到復(fù)合中心的作用,道理和缺陷相同。

暗電流一般在分選硅片時要考慮,如果暗電流過大能說明硅片的質(zhì)量不合格,如表面態(tài)比較多,晶格的缺陷多,有存在有害的雜質(zhì),或者摻雜濃度太高,這樣的硅片制造出來的電池片往往少子壽命低,直接導(dǎo)致了轉(zhuǎn)換效率低!

對單純的二極管來說,暗電流其實就是反向飽和電流,但是對太陽能電池而言,暗電流不僅僅包括反向飽和電流,還包括薄層漏電流和體漏電流。

反向飽和電流

反向飽和電流指給PN結(jié)加一反偏電壓時,外加的電壓使得PN結(jié)的耗盡層變寬,結(jié)電場(即內(nèi)建電場)變大,電子的電勢能增加,P區(qū)和N區(qū)的多數(shù)載流子(P區(qū)多子維空穴,N區(qū)多子為電子)就很難越過勢壘,因此擴(kuò)散電流趨近于零,但是由于結(jié)電場的增加,使得N區(qū)和P區(qū)中的少數(shù)載流子更容易產(chǎn)生漂移運(yùn)動,因此在這種情況下,PN結(jié)內(nèi)的電流由起支配作用的漂移電流決定。漂移電流的方向與擴(kuò)散電流的方向相反,表現(xiàn)在外電路上有一個留入N區(qū)的反向電流,它是由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動形成的。由于少數(shù)載流子是由本征激發(fā)而產(chǎn)生的,在溫度一定的情況下,熱激發(fā)產(chǎn)生的少子數(shù)量是一定的,電流趨于恒定。

漏電流

太陽能電池片可以分3層,即薄層(即N區(qū)),耗盡層(即PN結(jié)),體區(qū)(即P區(qū)),對電池片而言,始終是有一些有害的雜質(zhì)和缺陷的,有些是硅片本身就有的,也有的是我們的工藝中形成的,這些有害的雜質(zhì)和缺陷可以起到復(fù)合中心的作用,可以虜獲空穴和電子,使它們復(fù)合,復(fù)合的過程始終伴隨著載流子的定向移動,必然會有微小的電流產(chǎn)生,這些電流對測試所得的暗電流的值是有貢獻(xiàn)的,由薄層貢獻(xiàn)的部分稱之為薄層漏電流,由體區(qū)貢獻(xiàn)的部分稱之為體漏電流。

測試暗電流的目的

(1)防止擊穿

如果電池片做成組件時,電池片的正負(fù)極被接反,或者組件被加上反偏電壓時,由于電池片的暗電流過大,電流疊加后會迅速的將電池片擊穿,不過這樣的情況很少發(fā)生,所以測試暗電流在這方面作用不是很大。

(2)監(jiān)控工藝

當(dāng)電池片工藝流程結(jié)束后,可以通過測試暗電流來觀察可能出現(xiàn)的工藝的問題,前面說過,暗電流是由反向飽和電流和薄層漏電流以及體漏電流組成的,分別用J1,J2,J3表示,當(dāng)我們給片子加反偏電壓時,暗電流隨電壓的升高而升高,分3個區(qū),1區(qū)暗電流由J2起支配作用,2區(qū)由J3起支配作用,3區(qū)由J1起支配作用,3個區(qū)的分界點(diǎn)由具體的測試電壓而決定的。為什么暗電流會隨電壓升高而增大呢?當(dāng)有電壓加在片子上時,對硅片有了電注入,電注入激發(fā)出非平衡載流子,電壓越大激發(fā)的非平衡載流子越多,形成的暗電流越大,暗電流的增長速度隨電壓越大而變慢,直到片子被擊穿。一般我們測試暗電流的標(biāo)準(zhǔn)電壓為12V,測得的曲線和標(biāo)準(zhǔn)的曲線相比后,可以的出片子的基本情況。如在1區(qū)發(fā)現(xiàn)暗電流過大則對應(yīng)的薄層區(qū)出了問題,2區(qū)暗電流過大,說明問題出在體區(qū),同樣3區(qū)出現(xiàn)問題,說明PN做的有問題,擴(kuò)散,絲網(wǎng)印刷,溫度等參數(shù)都會影響暗電流,只要知道哪出了問題,就可以根據(jù)這去找出問題的原因,所以測試暗電流對工藝的研究是很有用的。


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