III-V族太陽電池の性能に対する温度変動の影響

スペインの研究チームは、超高濃度 (UHC) 条件下で温度と光スペクトルの変化が III-V 族太陽電池にどのような影響を与えるかを調査しました。

これらの太陽電池は、ガリウムヒ素 (GaAs) やその他の III-V族元素などの材料で作られており、効率が高いことで知られていますが、高価であるため、効率と軽量性が求められる人工衛星やドローンへの電力供給など、特定の用途に使用が限定されています。コストは高くても重要です。

研究チームは、ガリウムインジウムリン (GaInP)、ガリウムインジウムヒ素 (GaInAs)、およびゲルマニウム (Ge) で構成される三重接合太陽電池に焦点を当てました。彼らは、実験でさまざまなスペクトルと温度の条件を組み合わせるという独自のアプローチを強調しました。これは、このような高濃度レベルではこれまで行われていなかったものです。

洗練された屋内ソーラー シミュレーターを使用して、最高 85°C の温度と 2,200 太陽もの放射照度レベルでセルをテストできました。温度と濃度の組み合わせごとに 30 回の測定を行った彼らのテストでは、光が増えると開放電流 (Isc) と短絡電圧 (Voc) の両方が増加しますが、温度変化に対する反応が異なることが明らかになりました。 Isc は温度とともに上昇しますが、Voc は低下し、低濃度の細胞と同様の挙動を示します。

研究ではさらに、一定の光レベルでの短絡電流の温度に対する線形依存性と、光強度に応じた開回路値の同様の増加傾向が示されました。ただし、一定の光レベルでは、開回路電圧は温度に対して負の線形応答を示しました。

さらに、セルの効率と曲線因子は、温度と光の強度が高くなると低下し、開路電圧、効率、温度の間に強い相関関係があることがわかります。彼らはまた、同じ光条件下で隣接するサブセルの光生成電流を比較するスペクトル整合比（SMR）を使用して、異なる光スペクトルに対するセルの応答を調べました。彼らは、スペクトルのシフト (赤色またはその他) がさまざまなサブセルの生成レベルに影響を与えることを観察しました。

これらの洞察は、Solar Energy Materials and Solar Cells に掲載された研究「さまざまな温度およびスペクトルに対する超高放射照度での多接合太陽電池の測定」に文書化されています。 

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