电瓶片内部存在多种电压,如暗电压、反向电压、漏电压等。
各类电压都对组件的功率有或大或小的影响,分辨各类电压的特点,才能排查导致组件功率异常的缘由,有助于问题的彻底解决。
暗电压
暗电压()亦称无照电压,是指P-N结在反展宽条件下,没有入射光时形成的反向直流电压。通常因为自旋的扩散形成或则元件表面和内部的缺陷以及有害的杂质造成。扩散形成的原理是在PN结内部,N区电子多,P区空穴多,由于含量差,N区的电子就要向P区扩散,P区的空穴要向N区扩散,虽然PN结内建电场是制止此类扩散的,但实际上这中扩散仍然进行,只是达到了一个动态的平衡,这是扩散电压的产生。另外当元件的表面和内部有缺陷时,缺陷基态会起到复合中心的作用,它会打动电子和空穴在缺陷基态上进行复合,电子和空穴被俘获到缺陷基态上时,因为自旋的联通产生了电压,同样有害的杂质在元件中也是起到复合中心的作用,道理和缺陷相同。
暗电压通常在分选晶圆时要考虑,假如暗电压过大能说明晶圆的质量不合格,如表面态比较多,晶格的缺陷多,有存在有害的杂质,或则参杂含量太高,这样的晶圆制造下来的电瓶片常常少子寿命低,直接造成了转换效率低!
对单纯的晶闸管来说,暗电压虽然就是反向饱和电压,并且对太阳能电板而言,暗电压不仅仅包括反向饱和电压,还包括薄层漏电压和体漏电压。
反向饱和电压
反向饱和电压指给PN结加一反偏电流时,外加的电流促使PN结的用尽层变宽,结电场(即内建电场)变大,电子的电势能降低,P区和N区的多数氮化物(P区多子维空穴,N区多子为电子)就很难跨过势垒,因而扩散电压趋近于零,而且因为结电场的降低,致使N区和P区中的少数载流子更容易形成甩尾运动,因而在这些情况下,PN结内的电压由起支配作用的甩尾电压决定。甩尾电压的方向与扩散电压的方向相反,表现在外电路上有一个留入N区的反向电压,它是由少数自旋的飘移运动产生的。因为少数自旋是由本征迸发而形成的,在室温一定的情况下,热迸发产生的少子数目是一定的,电压趋向恒定。
漏电压
太阳能电板片可以分3层,即薄层(即N区),用尽层(即PN结),体区(即P区),对电瓶片而言,仍然是有一些有害的杂质和缺陷的,有些是砷化镓本身就有的,也有的是我们的工艺中产生的,这种有害的杂质和缺陷可以起到复合中心的作用,可以俘获空穴和电子,使它们复合,复合的过程一直伴随着栅极的定向联通,必然会有微小的电压形成,这种电压对测试所得的暗电压的值是有贡献的,由薄层贡献的部份称之为薄层漏电压,由体区贡献的部份称之为体漏电压。
测试暗电压的目的
(1)避免击穿
假如电瓶片弄成组件时,电瓶片的正正极被接反,或则组件被加上反偏电流时,因为电瓶片的暗电压过大,电压叠加后会迅速的将电瓶片击穿,不过这样的情况极少发生,所以测试暗电压在这方面作用不是很大。
(2)监控工艺
当电瓶片工艺流程结束后,可以通过测试暗电压来观察可能出现的工艺的问题,后面说过,暗电压是由反向饱和电压和薄层漏电压以及体漏电压组成的,分别用J1泄露电流过大的原因,J2,J3表示,当我们给片子加反偏电流时,暗电压随电流的下降而下降,分3个区,1区暗电压由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流而决定的。为何暗电压会随电流下降而减小呢?当有电流加在片子上时,对晶圆有了电注入,电注入迸发出非平衡自旋,电流越大迸发的非平衡自旋越多,产生的暗电压越大,暗电压的下降速率随电流越大而变慢,直至片子被击穿。通常我们测试暗电压的标准电流为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区发觉暗电压过大则对应的薄层区出了问题,2区暗电压过大,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,丝网彩印,湿度等参数就会影响暗电压,只要晓得哪出了问题,就可以按照这去找出问题的缘由泄露电流过大的原因,所以测试暗电压对工艺的研究是很有用的。