You are here

Resistencia en Serie

Una resistencia en serie en una célula solar tiene tres causas: en primer lugar, el movimiento de la corriente a través del emisor y la base de la célula solar; en segundo lugar, la resistencia de contacto entre el contacto de metal y el silicio; y, finalmente, la resistencia en los contactos superiores y traseros con el metal. El principal impacto de la resistencia en serie es el de reducir el factor de relleno, aunque valores excesivamente altos también pueden reducir la corriente de cortocircuito.

solar cell with series resistance

Schematic of a solar cell with series resistance.

I= I L I 0 exp[ q( V+I R S ) nkT ]

donde: I es la corriente generada en al célula, IL es la corriente inducida por luz, V es el voltaje a través de los terminales celulares, T es la temperatura, q y k son constantes, n es el factor de idealidad, y RS es la resistencia en serie de la célula. La fórmula es un ejemplo de una función implícita debido a la aparición de la corriente, I, a ambos lados de la ecuación y requiere métodos numéricos para resolverla.

El efecto de la resistencia en serie en la curva IV se muestra a continuación. Para generar la gráfica de la tensión a través del diodo se varía para evitar la necesidad de resolver una ecuación implícita.

seriesResistance =

020

El efecto de la resistencia en serie en el factor de relleno. El área de la célula solar es de 1 cm2 de modo que las unidades de resistencia pueden ser ohm o ohm cm2. La corriente de cortocircuito (ISC) no se ve afectada por la resistencia en serie hasta que es muy grande.

La resistencia en serie no afecta a la célula solar en tensión de circuito abierto ya que el flujo de corriente global a través de la célula solar, y por lo tanto a través de la resistencia en serie es cero. Sin embargo, cerca de la tensión en circuito abierto, la curva IV está fuertemente afectada por la resistencia en serie. Un método directo para estimar la resistencia en serie a partir de una célula solar es encontrar la pendiente de la curva IV en el punto de tensión en circuito abierto.

Una ecuación para el FF como una función de la resistencia en serie se puede determinar haciendo notar que para valores moderados de resistencia en serie, la potencia máxima se puede aproximar como la potencia en la ausencia de la resistencia en serie menos la potencia perdida en la resistencia en serie. La ecuación para la potencia máxima de una célula solar se convierte en:

y definiendo una resistencia en serie normalizada como;

nos da la siguiente ecuación que se aproxima al efecto de la resistencia en serie en la potencia generada de una célula solar;

Suponiendo que la tensión en circuito abierto y la corriente de cortocircuito no se ven afectados por la resistencia en serie nos permite que el impacto de la resistencia en serie en el FF se determine por;

En la ecuación anterior el factor de relleno que no se está afectado por la resistencia en serie se denota por FF0 y FF 'se llama FFS. La ecuación se convierte entonces;

Una ecuación empírica, que es ligeramente más precisa para la relación entre FF0 y FFS es;

que es válida para rs < 0.4 y voc > 10.

La siguiente calculadora determina el efecto de RS en el factor de relleno de células solares. Los valores típicos de la resistencia en serie normalizados por el área son entre 0,5 Ωcm2 para las células solares de laboratorios y hasta 1,3 0,5 Ωcm2 para las células solares comerciales. Los niveles actuales en la célula solar tienen un impacto importante en las pérdidas debido a la resistencia en serie y, en la siguiente calculadora, examine el impacto que tiene elevar la corriente sobre el FF.

Series Resistance Calculator

Input Parameters

Results

Cell characteristic resistance, RCH X (ohms)
Normalized Voc, voc X (units)
Normalized series resistance, rs X (units)
Approximate fill factor, FF, with Rs FFapprox X
More accurate FF valid for rs < 0.4 and voc > 10 FFs X