暗电流、反向电流、漏区别

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  各种电流都对组件的功率有或大或小的影响,区分各种电流的特性,能够排查引起组件功率异常的原因,有助于问题的彻底解决。

  暗电流(DarkCurrent)也称无照电流,是指P-N结在反偏压条件下,没有入射光时产生的反向直流电流。一般由于载流子的扩散产生或者器件表面和内部的缺陷以及有害的杂质引起。扩散产生的原理是在PN结内部,N区电子多,P区空穴多,因为浓度差,N区的电子就要向P区扩散,P区的空穴要向N区扩散,尽管PN结内建电场是阻止这种扩散的,但实际上这中扩散一直进行,只是达到了一个动态的平衡,这是扩散电流的形成。另外当器件的表面和内部有缺陷时,缺陷能级会起到复合中心的作用,它会虏获电子和空穴在缺陷能级上进行复合,电子和空穴被虏获到缺陷能级上时,由于载流子的移动形成了电流,同样有害的杂质在器件中也是起到复合中心的作用,道理和缺陷相同。

  暗电流一般在分选硅片时要考虑,如果暗电流过大能说明硅片的质量不合格,如表面态比较多,晶格的缺陷多,有存在有害的杂质,或者掺杂浓度太高,这样的硅片制造出来的电池片往往少子寿命低,直接导致了转换效率低!

  对单纯的二极管来说,暗电流其实就是反向饱和电流,但是对太阳能电池而言,暗电流不仅仅包括反向饱和电流,还包括薄层漏电流和体漏电流。

  反向饱和电流指给PN结加一反偏电压时,外加的电压使得PN结的耗尽层变宽,结电场(即内建电场)变大,电子的电势能增加,P区和N区的多数载流子(P区多子维空穴,N区多子为电子)就很难越过势垒,因此扩散电流趋近于零,但是由于结电场的增加,使得N区和P区中的少数载流子更容易产生漂移运动,因此在这种情况下,PN结内的电流由起支配作用的漂移电流决定。漂移电流的方向与扩散电流的方向相反,表现在外电路上有一个留入N区的反向电流,它是由少数载流子的漂移运动形成的。由于少数载流子是由本征激发而产生的,在温度一定的情况下,热激发产生的少子数量是一定的,电流趋于恒定。

  太阳能电池片可以分3层,即薄层(即N区),耗尽层(即PN结),体区(即P区),对电池片而言,始终是有一些有害的杂质和缺陷的,有些是硅片本身就有的,也有的是我们的工艺中形成的,这些有害的杂质和缺陷可以起到复合中心的作用,可以虏获空穴和电子,使它们复合,复合的过程始终伴随着载流子的定向移动,必然会有微小的电流产生,这些电流对测试所得的暗电流的值是有贡献的,由薄层贡献的部分称之为薄层漏电流,由体区贡献的部分称之为体漏电流。

  如果电池片做成组件时,电池片的正负极被接反,或者组件被加上反偏电压时,由于电池片的暗电流过大,电流叠加后会迅速的将电池片击穿,不过这样的情况很少发生,所以测试暗电流在这方面作用不是很大。

  当电池片工艺流程结束后,可以通过测试暗电流来观察可能出现的工艺的问题,前面说过,暗电流是由反向饱和电流和薄层漏电流以及体漏电流组成的,分别用J1,J2,J3表示,当我们给片子加反偏电压时,暗电流随电压的升高而升高,分3个区,1区暗电流由J2起支配作用,2区由J3起支配作用,3区由J1起支配作用,3个区的分界点由具体的测试电压而决定的。为什么暗电流会随电压升高而增大呢?当有电压加在片子上时,对硅片有了电注入,电注入激发出非平衡载流子,电压越大激发的非平衡载流子越多,形成的暗电流越大,暗电流的增长速度随电压越大而变慢,直到片子被击穿。一般我们测试暗电流的标准电压为12V,测得的曲线和标准的曲线相比后,可以的出片子的基本情况。如在1区发现暗电流过大则对应的薄层区出了问题,2区暗电流过大,说明问题出在体区,同样3区出现问题,说明PN做的有问题,扩散,丝网印刷,温度等参数都会影响暗电流,只要知道哪出了问题,就可以根据这去找出问题的原因,所以测试暗电流对工艺的研究是很有用的。

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