Abstract

In this letter, we investigate the nature of shunt leakage currents in large-area (on the order of square centimeters) thin-film a-Si:H p-i-n solar cells and show that it is characterized by following universal features: (1) voltage symmetry; (2) power-law voltage dependence; and (3) weak temperature dependence. The voltage symmetry offers a robust empirical method to isolate the diode current from measured “shunt-contaminated” forward dark IV. We find that space-charge-limited current provides the best qualitative explanation for the observed features of the shunt current. Finally, we discuss the possible physical origin of localized shunt paths in the light of experimental observations from literature

چکیده

 در این مقاله، به بررسی  ماهیت جریان­های نشتی شانت در سلول­های خورشیدی Si:H p-i-n  لایه نازک با سطح مقطع بزرگ (در حدود سانتیمتر مربع) می­پردازیم و نشان می­دهیم که این جریان­ها با ویژگی­های کلی زیر مشخص می­شوند: 1) تقارن ولتاژ 2) وابستگی توانی به ولناژ 3) وابستگی ضعیف به دما.  تقارن ولتاژ روش تجربی قوی­ای برای جدا کردن جریان دیود از مشخصه مستقیم جریان-ولتاژ تاریک "آلوده به شانت" به دست می دهد. می­بینیم که جریان محدود شده به بار فضایی بهترین توجیه کیفی برای مشخصات مشاهده شده­ی جریان شانت را به دست می­دهد. نهایتا، در خصوص منشا فیزیکی احتمالی مسیرهای شانت در مشاهدات تجربی مقالات مربوط بحث خواهیم کرد.

-1مقدمه

سلول­های خورشیدی p-i-n سیلیکونی آمورف لایه نازک با سطح مقطع بزرگ به خاطر هزینه­ی کمتر تولید و نصب، معمولا به عنوان جایگزین احتمالی سلول­های خورشیدی سیلیکونی کریستالی در نظر گرفته می­شوند (1). جریان تاریک اندازه­گیری شده (I_means) در سلول­های با سطح مقطع بزرگ ودر ولتاژهای بایاس مستقیم کم جریان نشتی بسیار زیادی نشان می­دهد. این پدیده در متون مربوط با عنوان جریان نشتی شانت شناخته می­شود (I_shunt) و معمولا با یک جریان اهمی متغیرموازی با جریان دیود I_diode سلول p-i-n نشان داده می­شود. در خصوص جریان دیود مطالعات بسیار زیادی انجام شده است(2)و (3)، این در حالی است که توجه خیلی کمی به جریان شانت خیلی معطوف شده اشت. بررسی جریان شانت مهم است چرا که جریان شانت زیادی می­تواند به ضرر راندمان سلول باشد و خروجی واحد را تعدیل کند. در این مقاله، گزارشی از بررسی دقیق و  اصولی جریان شانت ارایه می­دهیم و مشخصات پدیدارشناختی کلیدی آن را اثبات می­نماییم. از این توصیف و خصوصیت­بخشی به منظور ایجاد روشی ساده برای جداکردن جریان دیود از مشخصه جریان-ولتاژ تاریک اندازه­گیری شده (I_means) با کم کردن جریان شانت از آن، استفاده می­کنیم (I_diode=I_means-I_shunt). سپس می­توان از این جریان برای مشخص­سازی دقیق عملکرد دستگاه برای شرایط فرایند بهینه سازی استفاده کرد. می­بینیم که ویژگی­های معرف جریان شانت عموما  با انتقال محدود شده به بار فضایی سازگار هستند. همچنین، نتایج این تحلیل را با مشاهدات تجربی گزارش شده از مسیرهای شانت مرتبط می­یابیم…