Caracterización de celdas solares por electroluminiscencia espectral - Sedlarik, Karen (2018)
La inyección de corriente a través de los contactos de una celda solar, invirtiendo de esta manera el modo de operación normal del dispositivo, provoca la emisión de fotones. Esto se debe a que un porcentaje de los portadores inyectados recombina de manera radiante, propiedad que se denomina electroluminiscencia y se utiliza comúnmente para la caracterización de celdas solares. Se desarrolla en este trabajo un sistema de medición semiautomático de electroluminiscencia espectral, a partir de un sistema de medición de eficiencia cuántica externa ya disponible en el laboratorio del Grupo de Fotovoltaica Aplicada. El sistema implementado puede realizar mediciones entre 400 nm y 1125 nm, pudiendo extenderse el rango de medición mediante la utilización de otro sensor. Para su operación el sistema dispone de un portamuestra donde se coloca la celda a caracterizar, una etapa óptica que colecta la luz emitida por la celda y la separa en las diferentes longitudes de onda, un sensor y un amplificador lock-in de fase simple que mide la corriente fotogenerada por el sensor. El control del sistema se realiza a través de una PC y los resultados se guardan en un archivo. Mediante la utilización del sistema implementado, se obtienen curvas de electroluminiscencia en función de la longitud de onda de una celda solar de Cu(In,Ga)Se2, una celda triple juntura de GaInP/GaAs/Ge y de diversos LEDs. Para las celdas solares se realiza un análisis de la variación de la electroluminiscencia espectral al variar la corriente inyectada y se obtiene el factor de idealidad. Además se aplica en la celda de Cu(In,Ga)Se2 el teorema de reciprocidad para obtener la curva de eficiencia cuántica externa a partir de la electroluminiscencia y viceversa; se calculan las pérdidas por recombinación no radiante mediante la tensión de circuito abierto y se calcula la eficiencia cuántica de la celda como LED.