III-V 태양전지 성능에 대한 온도 변화의 영향

스페인 연구팀은 초고농도(UHC) 조건에서 온도와 광 스펙트럼 변화가 III-V 태양전지에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다.

갈륨 비소(GaAs) 및 기타 III-V 원소와 같은 재료로 만든 이러한 태양 전지는 효율성이 높은 것으로 알려져 있지만 가격이 비싸므로 효율성과 무게가 낮은 위성 및 드론 전력 공급과 같은 특정 응용 분야에만 사용이 제한됩니다. 높은 비용에도 불구하고 매우 중요합니다.

팀은 갈륨 인듐 인화물(GaInP), 갈륨 인듐 비소(GaInAs) 및 게르마늄(Ge)으로 구성된 삼중 접합 태양 전지에 중점을 두었습니다. 그들은 실험에서 다양한 스펙트럼과 온도 조건을 결합하는 독특한 접근 방식을 강조했는데, 이러한 높은 농도 수준에서는 이전에 수행된 적이 없었습니다.

정교한 실내 태양광 시뮬레이터를 사용하여 최대 85°C의 온도와 최대 2,200개의 태양의 조도 수준에서 셀을 테스트할 수 있었습니다. 각 온도 및 농도 조합에 대해 30회 측정을 포함하는 테스트에서는 개방 회로 전류(Isc)와 단락 전압(Voc)이 모두 빛이 많을수록 증가하지만 온도 변화에 다르게 반응하는 것으로 나타났습니다. Isc는 온도에 따라 상승하는 반면 Voc는 감소하여 더 낮은 농도에서 세포와 유사한 행동을 나타냅니다.

이 연구는 또한 일정한 조명 수준에서 온도에 대한 단락 전류의 선형 의존성과 광 강도에 따른 개방 회로 값의 유사한 증가 추세를 나타냅니다. 그러나 개방 회로 전압은 일정한 조도에서 온도에 대해 음의 선형 반응을 보였습니다.

또한 셀의 효율성과 충전율은 온도와 광도가 높을수록 감소하며, 이는 개방 회로 전압, 효율성 및 온도 사이에 강한 상관관계가 있음을 보여줍니다. 그들은 또한 동일한 조명 조건에서 인접한 하위 셀의 광 생성 전류를 비교하는 스펙트럼 매칭 비율(SMR)을 사용하여 다양한 광 스펙트럼에 대한 셀의 반응을 조사했습니다. 그들은 스펙트럼의 이동(빨간색 또는 기타)이 서로 다른 하위 셀의 생성 수준에 영향을 미치는 것을 관찰했습니다.

이러한 통찰력은 Solar Energy Materials and Solar Cells에 게재된 '다양한 온도 및 스펙트럼에 대한 초고조도에서의 다중 접합 태양 전지 측정' 연구에 기록되어 있습니다. 

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