Impacto de las variaciones de temperatura en el rendimiento de las células solares III-V

Un equipo de investigación español ha explorado cómo las variaciones de temperatura y espectro de luz afectan a las células solares III-V en condiciones de concentración ultraalta (UHC).

Estas células solares, fabricadas con materiales como el arseniuro de galio (GaAs) y otros elementos III-V, son conocidas por su alta eficiencia pero son caras, lo que limita su uso a aplicaciones específicas como la alimentación de satélites y drones, donde la eficiencia y el bajo peso son esenciales. vital a pesar del alto costo.

El equipo se centró en una célula solar de triple unión que comprende fosfuro de galio e indio (GaInP), arseniuro de galio e indio (GaInAs) y germanio (Ge). Destacaron su enfoque único, combinando varias condiciones espectrales y de temperatura en sus experimentos, algo que no se había hecho antes en estos altos niveles de concentración.

Utilizando un sofisticado simulador solar interior, pudieron probar las células a temperaturas de hasta 85°C y niveles de irradiancia de hasta 2200 soles. Sus pruebas, que incluyeron 30 mediciones para cada combinación de temperatura y concentración, revelaron que tanto la corriente de circuito abierto (Isc) como el voltaje de cortocircuito (Voc) aumentan con más luz, pero reaccionan de manera diferente a los cambios de temperatura. Mientras que Isc aumenta con la temperatura, Voc disminuye, mostrando un comportamiento similar al de las células en concentraciones más bajas.

La investigación indicó además una dependencia lineal de la corriente de cortocircuito de la temperatura a niveles de luz constantes y una tendencia creciente similar de los valores de circuito abierto con intensidad de luz. Sin embargo, el voltaje de circuito abierto mostró una respuesta lineal negativa a la temperatura a niveles de luz constantes.

Además, la eficiencia de la celda y el factor de llenado disminuyen con temperaturas e intensidades de luz más altas, lo que muestra una fuerte correlación entre el voltaje de circuito abierto, la eficiencia y la temperatura. También examinaron la respuesta de la célula a diferentes espectros de luz utilizando la relación de coincidencia espectral (SMR), que compara las corrientes fotogeneradas de subcélulas adyacentes bajo las mismas condiciones de luz. Observaron que el cambio del espectro (rojo o no) afecta los niveles de generación en diferentes subcélulas.

Estos conocimientos están documentados en su estudio, “Medidas de células solares de unión múltiple en irradiancias ultraaltas para diferentes temperaturas y espectros”, publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells. 

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