सौर सेल के अंदर कई प्रकार की धाराएँ प्रवाहित होती हैं, जैसे कि डार्क करंट, रिवर्स करंट और लीकेज करंट। इन धाराओं का सौर मॉड्यूल के विद्युत उत्पादन पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। इन धाराओं की विशेषताओं को पहचानना मॉड्यूल के असामान्य विद्युत उत्पादन के कारणों को समझने में सहायक हो सकता है, जिससे समस्याओं का पूर्ण समाधान संभव हो पाता है।
डार्क करेंट
परिभाषा
डार्क करंट, जिसे बिना रोशनी के रिवर्स सैचुरेशन करंट भी कहा जाता है, किसी पीएन जंक्शन में रिवर्स बायस स्थितियों में उत्पन्न होने वाले रिवर्स डीसी करंट को संदर्भित करता है, जब कोई आपतित प्रकाश नहीं होता है। यह आमतौर पर वाहक प्रसार या सतह और उपकरण के अंदर दोषों के साथ-साथ हानिकारक अशुद्धियों के कारण होता है।
गठन
(1).विसरण प्रक्रिया:एक पीएन जंक्शन के भीतर, एन-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिक होती है और पी-क्षेत्र में छिद्रों की संख्या अधिक होती है। सांद्रता में अंतर के कारण, एन-क्षेत्र के इलेक्ट्रॉन पी-क्षेत्र की ओर विसरित होते हैं, और पी-क्षेत्र के छिद्र एन-क्षेत्र की ओर विसरित होते हैं। यद्यपि पीएन जंक्शन का अंतर्निर्मित विद्युत क्षेत्र इस विसरण का प्रतिरोध करता है, फिर भी यह तब तक होता रहता है जब तक कि एक गतिशील संतुलन प्राप्त नहीं हो जाता, जिससे एक विसरण धारा उत्पन्न होती है।
(2).दोष और अशुद्धियाँ:जब उपकरण की सतह या भीतर दोष मौजूद होते हैं, तो वे पुनर्संयोजन केंद्रों के रूप में कार्य करते हैं, इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों को पकड़ते हैं और पुनर्संयोजन को सुगम बनाते हैं। हानिकारक अशुद्धियाँ भी इसी प्रकार की भूमिका निभाती हैं, जो डार्क करंट के निर्माण में योगदान करती हैं।
प्रभाव
सिलिकॉन वेफर की छँटाई के दौरान अक्सर डार्क करंट पर विचार किया जाता है। अत्यधिक डार्क करंट वेफर की खराब गुणवत्ता को दर्शाता है, जैसे कि कई सतह अवस्थाएँ, अनेक जाली दोष, हानिकारक अशुद्धियाँ या अत्यधिक उच्च डोपिंग सांद्रता। ऐसे वेफर्स से बने सौर सेल आमतौर पर कम अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल प्रदर्शित करते हैं, जो सीधे तौर पर कम रूपांतरण दक्षता की ओर ले जाता है।
सौर कोशिकाओं में डार्क करंट
साधारण डायोड में, डार्क करंट रिवर्स सैचुरेशन करंट के बराबर होता है। हालांकि, सोलर सेल में, डार्क करंट में रिवर्स सैचुरेशन करंट, थिन-लेयर लीकेज करंट और बल्क लीकेज करंट शामिल होते हैं।
रिवर्स संतृप्ति धारा
परिभाषा
रिवर्स सैचुरेशन करंट से तात्पर्य PN जंक्शन में उस करंट से है जब रिवर्स बायस लगाया जाता है। रिवर्स वोल्टेज डिप्लेशन लेयर को चौड़ा कर देता है, जिससे इलेक्ट्रिक फील्ड और इलेक्ट्रॉनों की पोटेंशियल एनर्जी बढ़ जाती है। इससे मेजॉरिटी कैरियर्स के लिए बैरियर को पार करना मुश्किल हो जाता है, और डिफ्यूजन करंट लगभग शून्य हो जाता है।
गठन
1. ड्रिफ्ट करंट: बढ़ा हुआ विद्युत क्षेत्र N और P क्षेत्रों में अल्पसंख्यक वाहकों के लिए ड्रिफ्ट करना आसान बनाता है, जिससे एक विपरीत धारा बनती है।
2. तापमान पर निर्भरता: चूंकि अल्पसंख्यक वाहक ऊष्मीय रूप से उत्पन्न होते हैं, इसलिए किसी दिए गए तापमान पर उनकी संख्या स्थिर रहती है, और इसी प्रकार विपरीत धारा भी स्थिर रहती है।
रिसाव धारा
परिभाषा
सौर सेल को तीन क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता है: पतली परत (एन-क्षेत्र), रिक्तीकरण परत (पीएन जंक्शन), और मुख्य क्षेत्र (पी-क्षेत्र)। इन क्षेत्रों में मौजूद दोष और अशुद्धियाँ पुनर्संयोजन केंद्रों के रूप में कार्य करती हैं, जो इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों को ग्रहण करके पुनर्संयोजन को सुगम बनाती हैं। यह प्रक्रिया छोटी धाराएँ उत्पन्न करती है, जो मापी गई डार्क करंट में योगदान करती हैं।
प्रकार
· पतली परत में रिसाव धारा: पतली परत में दोषों और अशुद्धियों के कारण होती है।
· बल्क लीकेज करंट: यह बल्क क्षेत्र में दोषों और अशुद्धियों के कारण होता है।
डार्क करंट परीक्षण का उद्देश्य
1. खराबी को रोकना
जब सेल रिवर्स-बायस्ड हो या मॉड्यूल की पोलैरिटी उलटी हो, तो अत्यधिक डार्क करंट के कारण सेल जल्दी खराब हो सकता है। हालांकि यह दुर्लभ है, लेकिन डार्क करंट की जांच करने से ऐसी घटनाओं को रोकने में मदद मिलती है।
2. उत्पादन प्रक्रियाओं की निगरानी
डार्क करंट परीक्षण संभावित प्रक्रिया संबंधी समस्याओं की पहचान करने में सहायक होता है। डार्क करंट में रिवर्स सैचुरेशन करंट, थिन-लेयर लीकेज करंट और बल्क लीकेज करंट शामिल होते हैं, जिन्हें क्रमशः J1, J2 और J3 द्वारा दर्शाया जाता है।
जब विपरीत वोल्टेज लगाया जाता है:
· क्षेत्र 1: J2J_2J2 (पतली परत रिसाव धारा) द्वारा हावी।
· क्षेत्र 2: J3J_3J3 (बल्क लीकेज करंट) द्वारा प्रभुत्व।
· क्षेत्र 3: J1J_1J1 (रिवर्स सैचुरेशन करंट) द्वारा प्रमुख।
इन क्षेत्रों की सीमाएं विशिष्ट परीक्षण वोल्टेज द्वारा निर्धारित की जाती हैं।
वोल्टेज प्रभाव
जब सेल पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो इससे सिलिकॉन वेफर में विद्युत संचरण होता है, जिससे असंतुलित वाहक उत्तेजित हो जाते हैं। वोल्टेज जितना अधिक होगा, उतने ही अधिक वाहक उत्तेजित होंगे, जिससे डार्क करंट भी अधिक उत्पन्न होगा। हालांकि, वोल्टेज बढ़ने के साथ-साथ वृद्धि दर धीमी हो जाती है, जब तक कि सेल टूट न जाए।
मानक परीक्षण
डार्क करंट का परीक्षण आमतौर पर 12V पर किया जाता है। परीक्षण परिणामों की तुलना मानक वक्रों से करके सेल की स्थिति का आकलन किया जा सकता है:
क्षेत्र 1 में अत्यधिक डार्क करंट पतली परत में समस्याओं का संकेत देता है।
क्षेत्र 2 में अत्यधिक डार्क करंट बल्क क्षेत्र में समस्याओं का संकेत देता है।
· क्षेत्र 3 में अत्यधिक डार्क करंट पीएन जंक्शन में समस्याओं का संकेत देता है, जैसे कि विसरण, स्क्रीन प्रिंटिंग या तापमान में असंगति।
निष्कर्ष
प्रक्रिया संबंधी समस्याओं की पहचान करने और सौर सेल उत्पादन में सुधार करने के लिए डार्क करंट का परीक्षण करना महत्वपूर्ण है।
