Caracterização elétrica de células solares de tripla tecnologia de matérias e sensores

• Main Author: Ricardo Augusto Santos de Abreu
• Other Authors: Nelson Veissid
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2006
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/MTC-m13@80/2006/05.30.17.22

Células solares tripla junção (TJ) utilizam uma combinação de materiais semicondutores para capturar mais eficientemente os fótons na faixa de 300nm a 1800nm do espectro solar. A eficiência mínima de conversão AM0 para uma célula de TJ de primeira geração para uso espacial é de 26%. O GaInP, GaAs e Ge foram escolhidos devido a capacidade coletiva do espaçamento entre bandas de se ajustar ao espectro solar. GaInP, com energia de 1,85 eV absorve os fótons nas partes ultravioleta e visível do espectro solar. GaAs, com energia de 1,42eV absorve próximo ao infravermelho e Ge absorve os fótons do infravermelho com energia superior a 0,67eV. Um método experimental inédito foi criado para determinar diretamente as correntes fotogeradas das junções individuais da célula de tripla-junção. A grande vantagem desse método é sua simplicidade e sua fácil implementação em qualquer laboratório com sistema elétrico de caracterização de célula solar e um simulador solar. Esse aparato experimental consiste de uma lâmpada principal interna do simulador solar de gás multi-halogêneo de 545W- MHG, e dois pares de lâmpadas vermelhas externas ao simulador. Três curvas I-V são medidas usando um sistema de aquisição de dados. A primeira medida é obtida usando apenas a lâmpada MHG; a segunda curva I-V com um par de lâmpadas vermelhas ligadas e a terceira curva é medida com as quatro lâmpadas vermelhas ligadas. O ajuste de todas essas curvas pelo ORIGIN simultaneamente, não individualmente, permite determinar a corrente fotogerada das três junções, o produto das correntes de saturação e a resistência em série da célula de TJ. O comportamento da célula em função da temperatura foi analisado empregando essa nova técnica. Os parâmetros que caracterizam as células foram obtidos, mostrando-se de acordo com os valores da literatura. === Triple junction solar cells use a combination of semiconductor materials to more efficiently capture photons in the range of 300nm to 1800nm of sun solar spectrum. Minimum average conversion efficiency AM0 for first generation TJ solar cell for space use is 26,0%. The GaInP, GaAs and Ge were select because of their collective ability to match bandgap energies with the solar spectrum. GaInP, with a bandgap energy of 1,85 eV absorbs photons in the ultraviolet and visible part of the solar spectra. GaAs (Eg = 1,42V) absorbs near infrared light and Ge absorbs all the lower photon energies in the infrared that are above 0,67 eV. A new experimental method was developed for directly determine the photogenerated current junctions within the triple junction solar cell. The main advantage of this new technique is its simplicity and its easy implementation at any laboratory with an electrical characterization solar cell system and a solar simulator. The experimental apparatus consists of an internal main lamp of solar simulator of multi halogen gas, 545W MHG, and two sets or red PAR lamps external of simulator. Three illuminated I-V curves are measured using a data acquisition system. The first measurement is obtained using only the MHG lamp; the second is with the MHG lamp with an additional set of red PAR lamp and the third curve is measured with four red lamps turned on. The fitting of all these curves by ORIGIN simultaneously, not individually, permit us determine the photogenerated current of three junctions, the product of saturation currents and serie resistence of TJ solar cell. The behavior of the cells as a function of temperature was analysed using this new method. Values for the parameter that characterize these cells were obtained, showing a good agreement with already reported values.