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Respuesta espectral

La respuesta espectral es conceptualmente similar a la eficiencia cuántica. La eficiencia cuántica da el número de electrones producidos por la célula solar en comparación con el número de fotones que inciden en el dispositivo, mientras que la respuesta espectral es la relación entre la corriente generada por la célula solar y potencia incidente sobre la célula solar. Una curva de respuesta espectral se muestra a continuación.

spectral response

 La respuesta espectral de una célula solar de silicio bajo vidrio. En longitudes de onda cortas por debajo de 400 nm el vidrio absorbe la mayor parte de la luz y la respuesta de las células es muy baja. En longitudes de onda intermedias la célula se aproxima a la ideal. En longitudes de onda largas la respuesta cae de nuevo a cero. El silicio es un semiconductor de banda prohibida indirecta por lo que no hay un importante decremento a la longitud de onda correspondiente a la banda prohibida (Eg = 1,12 eV).

La respuesta espectral ideal se limita a longitudes de onda largas por la incapacidad del semiconductor para absorber los fotones con energías por debajo de la banda prohibida. Este límite es el mismo que el encontrado en las curvas de eficiencia cuántica. Sin embargo, a diferencia de la forma cuadrada de las curvas de QE, la respuesta espectral disminuye a pequeñas longitudes de onda de los fotones. En estas longitudes de onda, cada fotón tiene una energía grande, y por lo tanto la relación de los fotones y la potencia se reduce. Cualquier energía por encima de la banda prohibida de energía no se utiliza y en su lugar se calienta la célula solar. La incapacidad para utilizar plenamente la energía incidente a altas energías, y la incapacidad de absorber las energías bajas de la luz representa una pérdida de potencia significativa en las células solares consistentes en una sola unión pn.

La respuesta espectral es importante ya que es la respuesta espectral la que se mide en una célula solar, y desde este dato se calcula la eficiencia cuántica. La eficiencia cuántica puede determinarse a partir de la respuesta espectral mediante la sustitución de la potencia de la luz a una longitud de onda particular por el flujo de fotones para esa longitud de onda. Esto da:

Simplificando da:

o

The graph below is similar to the quantum efficiency graph shown on the previous page except that the spectral response is plotted instead of the quantum efficiency.

Lbase_log =

101000

Srear_log =

1.01000000

Lemitter_log =

0.110

Sfront_log =

1.01000000

Internal spectral response. Lp is the emitter diffusion length (µm), Sp is the front surface recombination velocity (cm/s), Ln is the base diffusion length (µm), Sn is the rear surface recombination velocity (cm/s).