Impacto das variações de temperatura no desempenho das células solares III-V

Uma equipe de pesquisa espanhola explorou como as variações de temperatura e espectro de luz impactam as células solares III-V sob condições de concentração ultra-alta (UHC).

Essas células solares, feitas de materiais como arseneto de gálio (GaAs) e outros elementos III-V, são conhecidas por sua alta eficiência, mas são caras, limitando seu uso a aplicações específicas, como alimentar satélites e drones, onde eficiência e baixo peso são essenciais. vital apesar do alto custo.

A equipe se concentrou em uma célula solar de junção tripla composta por fosfeto de gálio e índio (GaInP), arsenieto de gálio e índio (GaInAs) e germânio (Ge). Eles destacaram sua abordagem única, combinando várias condições espectrais e de temperatura em seus experimentos, o que nunca foi feito antes com esses altos níveis de concentração.

Usando um sofisticado simulador solar interno, eles puderam testar as células em temperaturas de até 85°C e níveis de irradiância de até 2.200 sóis. Seus testes, envolvendo 30 medições para cada combinação de temperatura e concentração, revelaram que tanto a corrente de circuito aberto (Isc) quanto a tensão de curto-circuito (Voc) aumentam com mais luz, mas reagem de maneira diferente às mudanças de temperatura. Enquanto o Isc aumenta com a temperatura, o Voc cai, mostrando comportamento semelhante ao das células em concentrações mais baixas.

A pesquisa indicou ainda uma dependência linear da corrente de curto-circuito na temperatura em níveis de luz constantes e uma tendência semelhante de aumento dos valores de circuito aberto com intensidade de luz. No entanto, a tensão de circuito aberto mostrou uma resposta linear negativa à temperatura em níveis de luz constantes.

Além disso, a eficiência e o fator de preenchimento da célula diminuem com temperaturas e intensidades de luz mais altas, mostrando uma forte correlação entre tensão de circuito aberto, eficiência e temperatura. Eles também examinaram a resposta da célula a diferentes espectros de luz usando a razão de correspondência espectral (SMR), que compara as correntes fotogeradas de subcélulas adjacentes sob as mesmas condições de luz. Eles observaram que o deslocamento do espectro (vermelho ou não) afeta os níveis de geração em diferentes subcélulas.

Esses insights estão documentados no estudo deles, “Medições de células solares multijunções em irradiâncias ultra-altas para diferentes temperaturas e espectros”, publicado em Solar Energy Materials and Solar Cells. 

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