Resistencia Shunt

Las significativas pérdidas de energía causadas por la presencia de una resistencia shunt, R_SH, son por lo general debidas a defectos de fabricación, en lugar de un mal diseño de células solares. Una baja resistencia shunt provoca pérdidas de energía en las células solares, proporcionando una vía de corriente alterna para la corriente generada por luz. Un desvío así reduce la cantidad de corriente que fluye a través de la unión de células solares y reduce la tensión de la célula solar. El efecto de una resistencia shunt es particularmente grave en los niveles de luz baja, ya que habrá menos corriente generada por luz. La pérdida de corriente por la resistencia shunt, por lo tanto, tiene un impacto más grande. Además, a voltajes inferiores, donde la resistencia efectiva de la célula solar es alta, el impacto de una resistencia en paralelo es grande.

Diagrama de un circuito de una célula solar, incluyendo la resistencia shunt.

La ecuación para una célula solar en presencia de una resistencia shunt es:

donde: I es la corriente de generada en la célula, I_L es la corriente generada 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 R_SH es la resistencia shunt.

El efecto de una baja resistencia shunt se muestra en la animación de abajo

El efecto de la resistencia shunt en el factor de relleno en una célula solar. El área de la célula solar es 1 cm2, la resistencia en serie de la célula es cero, la temperatura es 300 K, y I₀ es 1 x 10^-12 A /cm² Click on the graph for numerical data.

Una estimación para el valor de la resistencia shunt de una célula solar puede ser determinada a partir de la pendiente de la curva de IV cerca del punto de la corriente en cortocircuito..

El impacto de la resistencia shunt en el factor de llenado se puede calcular de una manera similar a la utilizada para encontrar el impacto de la resistencia en serie sobre el factor de relleno. La potencia máxima se puede aproximar como la potencia en la ausencia de la resistencia shunt, menos la potencia perdida en la resistencia shunt. La ecuación para la potencia máxima de una célula solar se convierte entonces en

$P_{MP}^{\text{'}}\approx V_{MP}{I}_{MP}-\frac{V_{MP}^2}{R_{Sh}}=V_{MP}{I}_{MP}\left(1-\frac{V_{MP}}{I_{MP}}\frac{1}{R_{SH}} \right)=P_{MP}\left(1-\frac{V_{OC}}{I_{SC}}\frac{1}{R_{SH}}\right)$

Definiendo a una resistencia shunt normalizada como;

Suponiendo que la tensión en circuito abierto y la corriente de cortocircuito no se ven afectadas por la resistencia shunt, el impacto de la resistencia shunt en el FF se determina como;

En la ecuación anterior de FF, el factor de llenado que no está afectado por la resistencia shunt se denota por FF₀ y FF 'se llama FF_SH. La ecuación se convierte entonces;

Una ecuación empírica, que es ligeramente más precisa en la relación entre FF₀ y FF_SH se define como;

which is valid for r_sh > 0.4.

La siguiente calculadora determina el efecto de R_SH en el factor de llenado de la célula solar. Los valores típicos para la resistencia shunt normalizado por su area están en el rango MΩcm² para las células solares en el laboratorio, y 1000 Ωcm² para las células solares comerciales