Вплив коливань температури на продуктивність сонячної батареї III-V

Іспанська дослідницька група дослідила, як зміни температури та спектру світла впливають на сонячні елементи III-V в умовах надвисокої концентрації (UHC).

Ці сонячні батареї, виготовлені з таких матеріалів, як арсенід галію (GaAs) та інші елементи III-V, відомі своєю високою ефективністю, але коштують дорого, що обмежує їх використання в певних цілях, як-от живлення супутників і дронів, де ефективність і мала вага життєво важливий, незважаючи на високу вартість.

Команда зосередилася на сонячній батареї з потрійним переходом, що містить фосфід галію індію (GaInP), арсенід галію індію (GaInAs) і германій (Ge). Вони підкреслили свій унікальний підхід, поєднуючи різні спектральні та температурні умови в своїх експериментах, чого раніше не робили при таких високих рівнях концентрації.

Використовуючи складний внутрішній симулятор сонячної енергії, вони могли випробувати клітини при температурах до 85°C і рівнях освітленості до 2200 сонячних променів. Їхні тести, що включають 30 вимірювань для кожної комбінації температури та концентрації, показали, що як струм розімкнутого ланцюга (Isc), так і напруга короткого замикання (Voc) зростають із збільшенням кількості світла, але по-різному реагують на зміни температури. У той час як Isc зростає з температурою, Voc падає, демонструючи поведінку, подібну до клітин при нижчих концентраціях.

Дослідження також показало лінійну залежність струму короткого замикання від температури за постійного рівня освітленості та подібну тенденцію до зростання значень розімкнутого ланцюга з інтенсивністю світла. Однак напруга холостого ходу продемонструвала негативну лінійну реакцію на температуру за постійного рівня освітлення.

Крім того, ефективність елемента та коефіцієнт заповнення зменшуються з вищими температурами та інтенсивністю світла, демонструючи сильну кореляцію між напругою холостого ходу, ефективністю та температурою. Вони також досліджували реакцію клітини на різні спектри світла, використовуючи співвідношення спектрального узгодження (SMR), яке порівнює фотогенеровані струми сусідніх субелементів за однакових умов освітлення. Вони помітили, що зсув спектру (червоний чи інший) впливає на рівні генерації в різних субелементах.

Ці висновки задокументовано в їхньому дослідженні «Вимірювання багатоперехідних сонячних елементів при надвисокому освітленні для різних температур і спектрів», опублікованому в Solar Energy Materials and Solar Cells. 

Щоб дізнатися більше, підпишіться на Акумулятор ACE.