Влияние изменений температуры на производительность солнечных элементов III-V

Испанская исследовательская группа изучила, как изменения температуры и светового спектра влияют на солнечные элементы III-V в условиях сверхвысокой концентрации (UHC).

Эти солнечные элементы, изготовленные из таких материалов, как арсенид галлия (GaAs) и других элементов III-V, известны своей высокой эффективностью, но дороги, что ограничивает их использование конкретными приложениями, такими как питание спутников и дронов, где эффективность и малый вес жизненно важно, несмотря на высокую стоимость.

Команда сосредоточилась на солнечном элементе с тройным переходом, состоящем из фосфида галлия-индия (GaInP), арсенида галлия-индия (GaInAs) и германия (Ge). Они подчеркнули свой уникальный подход, сочетающий в своих экспериментах различные спектральные и температурные условия, чего раньше не делалось при таких высоких уровнях концентрации.

Используя сложный домашний солнечный симулятор, они смогли протестировать элементы при температуре до 85 °C и уровнях освещенности, достигающих 2200 солнечных лучей. Их тесты, включавшие 30 измерений для каждой комбинации температуры и концентрации, показали, что и ток холостого хода (Isc), и напряжение короткого замыкания (Voc) увеличиваются с увеличением освещенности, но по-разному реагируют на изменения температуры. В то время как Isc повышается с температурой, Voc падает, демонстрируя поведение, подобное клеткам при более низких концентрациях.

Исследование также показало линейную зависимость тока короткого замыкания от температуры при постоянном уровне освещенности и аналогичную тенденцию увеличения значений разомкнутой цепи с интенсивностью освещения. Однако напряжение холостого хода показало отрицательную линейную реакцию на температуру при постоянном уровне освещенности.

Кроме того, эффективность элемента и коэффициент заполнения снижаются при повышении температуры и интенсивности света, что демонстрирует сильную корреляцию между напряжением холостого хода, эффективностью и температурой. Они также исследовали реакцию клетки на различные световые спектры, используя коэффициент спектрального соответствия (SMR), который сравнивает фотогенерированные токи соседних субклеток в одинаковых условиях освещения. Они заметили, что сдвиг спектра (красный или другой) влияет на уровни генерации в разных субъячейках.

Эти выводы задокументированы в их исследовании «Измерения многопереходных солнечных элементов при сверхвысокой освещенности для различных температур и спектров», опубликованном в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells. 

Чтобы получить более актуальную информацию, подпишитесь на Аккумулятор ACE<р>.<р>