Impact des variations de température sur les performances des cellules solaires III-V

Une équipe de recherche espagnole a étudié l'impact des variations de température et du spectre lumineux sur les cellules solaires III-V dans des conditions de concentration ultra élevée (UHC).

Ces cellules solaires, fabriquées à partir de matériaux comme l'arséniure de gallium (GaAs) et d'autres éléments III-V, sont connues pour leur haute efficacité mais sont coûteuses, limitant leur utilisation à des applications spécifiques comme l'alimentation de satellites et de drones où l'efficacité et le faible poids sont des critères essentiels. vital malgré le coût élevé.

L'équipe s'est concentrée sur une cellule solaire à triple jonction comprenant du phosphure de gallium-indium (GaInP), de l'arséniure de gallium-indium (GaInAs) et du germanium (Ge). Ils ont mis en avant leur approche unique, combinant diverses conditions spectrales et de température dans leurs expériences, ce qui n'a jamais été fait auparavant à ces niveaux de concentration élevés.

À l'aide d'un simulateur solaire intérieur sophistiqué, ils ont pu tester les cellules à des températures allant jusqu'à 85°C et à des niveaux d'irradiation aussi élevés que 2 200 soleils. Leurs tests, impliquant 30 mesures pour chaque combinaison de température et de concentration, ont révélé que le courant en circuit ouvert (Isc) et la tension de court-circuit (Voc) augmentent avec plus de lumière mais réagissent différemment aux changements de température. Alors que Isc augmente avec la température, Voc diminue, montrant un comportement similaire à celui des cellules à des concentrations plus faibles.

La recherche a en outre indiqué une dépendance linéaire du courant de court-circuit sur la température à des niveaux de lumière constants et une tendance similaire à la hausse des valeurs en circuit ouvert avec l'intensité lumineuse. Cependant, la tension en circuit ouvert a montré une réponse linéaire négative à la température à des niveaux de lumière constants.

De plus, l'efficacité et le facteur de remplissage de la cellule diminuent avec des températures et des intensités lumineuses plus élevées, ce qui montre une forte corrélation entre la tension en circuit ouvert, l'efficacité et la température. Ils ont également examiné la réponse de la cellule à différents spectres lumineux en utilisant le rapport d'appariement spectral (SMR), qui compare les courants photogénérés des sous-cellules adjacentes dans les mêmes conditions d'éclairage. Ils ont observé que le décalage du spectre (rouge ou autre) affecte les niveaux de génération dans différentes sous-cellules.

Ces informations sont documentées dans leur étude intitulée "Mesures de cellules solaires multi-jonctions à des irradiances ultra-élevées pour différentes températures et spectres", publiée dans Solar Energy Materials and Solar Cells. 

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