Performance analysis of a multijunction solar cell operating under natural conditions and various concentration rates

Abstract

El desempeño de una celda fotovoltaica multiunión con 1,0 cm² es evaluado para varias tasas de concentración. Parámetros que caracterizan la celda son extraídos de curvas características obtenidas experimentalmente con base en el modelo de un diodo. Especial atención es dedicada a resistencia serie de la celda. Resultados demuestran que el procedimiento es consistente, permitiendo obtener una visión general del comportamiento de las celdas multiunión, a pesar de grandes variaciones experimentales de temperatura y radiación. Se observa una alta resistencia serie (3,8 Ω) para baja concentración. Esta resistencia disminuye, alcanzando un valor estable para altas concentraciones (0,024 Ω). Se han medido eficiencias promedio de conversión del 35% cuando se convierte la temperatura de referencia. La resistencia serie obtenida para altas concentraciones limita el índice de concentración que corresponde a máxima eficiencia entre 243 y 278. Mayores índices de concentración y probablemente eficiencias superiores requieren mayor reducción de la resistencia serie.

The performance of a CPV multijunction (MJ) cell of 1.0 cm² was evaluated for various concentration ratios. Parameters which characterize the cell were extracted from experimental characteristic curves using the one diode model. Special attention was given to series resistance which effects can change significantly the cell performance. Results obtained show that the procedure adopted is considerably consistent, enabling to obtain a general picture of solar cell behavior in spite of large temperature and irradiance experimental variations. A large series resistance (3.8 Ω) is observed for low concentration values. This resistance decays rapidly, attaining a stable value for high concentrations (0.024 Ω). Average conversion efficiency of 35% have been measured when converted to temperatures of 47 ºC. Series resistance obtained for high concentrations limits concentration ratio corresponding to maximum efficiency to values between 243 and 278. Higher concentration ratios and probably higher efficiencies require further reduction of series resistance.