Current-voltage response of tandem junction solar cells

Potter, R. R.; Sites, James R.; Wagner, S.

doi:10.1063/1.331362

Cited by 6 publications

(4 citation statements)

References 4 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Recent studies (7)(8)(9)(10)(11)(12)(13) have confirmed that water in the film and electrolytes plays an important role in the coloration mechanism. Reichman and Bard (7) have reported that the kinetics of the electrochromic process for WO~ films depend on the quantity of water in the film and its porosity.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…The device model, including the effects of series resistance and partial shunting, as well as the cell response to different wavelengths, was discussed in a separate paper (13).…”

mentioning

confidence: 99%

“…In this publication, we describe the preparation of the electrolyte/n-CdSe/SnO2/n-Si tandem solar cell, its photovoltaic performance, and an analysis of this performance. The device model, including the effects of series resistance and partial shunting, as well as the cell response to different wavelengths, was discussed in a separate paper (13).…”

mentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

An n ‐ CdSe / SnO2 / n ‐ Si Tandem Electrochemical Solar Cell

Gobrecht

Potter

Nottenburg

et al. 1983

J. Electrochem. Soc.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

We demonstrate a new type of monolithic tandem junction solar cell. The cell is made up of a bottom (low energy gap) Schottky barrier and a top (high energy gap) semiconductor-electrolyte junction. By using silicon as the low gap and cadmium selenide as the high gap semiconductor we chose a pair of semiconductors which produces equal photocurrents when stacked on top of each other. We have observed open-circuit voltages up to 1.21V which demonstrate addition of the output voltage of the two cells. Short-circuit currents are low, reflecting the poor quality of the CdSe film.The energy bandgap of the absorbing semiconductor chosen for a solar cell represents a compromise for high photocurrent (suggesting a small gap) and high photovoltage (suggesting a large gap) (1). Tandemand higher multiple-junction solar cells improve this compromise by employing in series two or more absorbing semiconductors that cover a range of energy gaps (2). To maximize efficiency and to provide a single output voltage such cells are arranged in electrical series. Tandem cell configurations comprise either two physically separate cells which receive separate portions of the solar spectrum from a dichroic mirror (a spectrum-splitting filter) (3), or a monolithic structure whose top cell absorbs the short wavelength portion of sunlight and transmits the long wavelength portion to the lower cell (4).Series connection of the two cells requires balancing of the photocurrents produced by each individual cell. This requirement makes the two energy gaps depend on each other. The use of semiconductor alloys (3) provides flexibility in the choice of energy gaps, but requires expensive fabrication technology which can be justified only for high performance concentrators.The theoretical principles of tandem solar cells have been analyzed by several authors (5, 6). However, few experimental tests of tandem cells have been reported. It is difficult to find and to combine semiconductors with acceptable photovoltaic properties and whose bandgaps are well matched.In this paper we demonstrate a tandem cell with CdSe (Eg : 1.73 eV) and Si (Eg ~_ 1.12 eV). At Air Mass 1 insolation, the photon flux with hv ~ 1.73 eV is 1.3 • 1017 cm-~ sec-1 and with h~ ~ 1.12 eV, 2.7 • 10 l~ em -2 sec -1. Thus the photon currents absorbed in the two partners of a monolithic CdSe/Si structure are nearly equal, Therefore, the CdSe/Si combination lies close to the point of maximum attainable efficiency for monolithic tandem cells. This semiconductor combination provides a near-ideal vehicle for a highly efficient tandem cell without the expense of alloy semiconductors. Since polycrystalline n-CdSe photoanodes have" been demonstrated with promising efficiency (7), the n-CdSe/n-Si tandem photoanode is an interesting candidate for use in an efficient regenerative photoelectrochemical cell. The observed high output voltage also suggests application in a photoelectrochemical storage cell (8); the voltages developed by most photoelectrochemical cells are insufficient to drive the desi...

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…The device model, including the effects of series resistance and partial shunting, as well as the cell response to different wavelengths, was discussed in a separate paper (13).…”

mentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

An n ‐ CdSe / SnO2 / n ‐ Si Tandem Electrochemical Solar Cell

Gobrecht

Potter

Nottenburg

et al. 1983

J. Electrochem. Soc.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Although, the proposed algorithm was tested with small scale systems it can find applicability to larger scale systems without any constrains. Finally, the MPPT system along with the artificial solar cells developed within this work have a great Since, the multi-junction solar cell is a configuration of series connected solar cells, output voltage is attained by addition of the subcell voltages, while current is clamped by the subcell that produces the lowest current in the cell [182,183,184]. Experiments performed to tandem and triple junction solar cell topologies indicate promising results.…”

Section: Conclusion and Future Work Conclusionmentioning

confidence: 90%

The efficiency of photovoltaic systems

Γουσιόπουλος¹

View full text Add to dashboard Cite

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή ο κύριος στόχος είναι η δημιουργία ενός καινοτόμου χαμηλού κόστους κυκλώματος ελέγχου (hardware), το οποίο μπορεί να μιμηθεί την συμπεριφορά ηλιακών κυττάρων (solar cells) κάτω από διαφορετικές συνθήκες ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας. Επιπλέον, στόχος είναι να προτείνουμε ένα νέο αλγόριθμο ανίχνευσης του σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT), ο οποίος θα μπορούσε να εκτιμήσει με ακρίβεια και αξιοπιστία το σημείο λειτουργίας μέγιστης ισχύος. Η πεπλεγμένη συνάρτηση η οποία περιγράφει την χαρακτηριστική ρεύματος – τάσης ενός φωτοβολταϊκού στοιχείου περιέχει το μέγεθος του ρεύματος και στα δύο μέλη της εξίσωσης στη μορφή I = f (V, I). Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μία εξίσωση του ρεύματος ανεξάρτητης της τάσης προκύπτει ύστερα από μαθηματικούς υπολογισμούς για το σημείο μέγιστης ισχύος, ως συνάρτηση μίας νέας μεταβλητής η οποία είναι μαθηματικά καλώς ορισμένη. Η επικύρωση των παραπάνω πραγματοποιείται κατόπιν μελέτης σε τέσσερα διαφορετικά φωτοβολταϊκά στοιχεία. Στην καλύτερη περίπτωση η απόκλιση της προτεινόμενης μεθοδολογίας από το σημείο μέγιστης ισχύος Pmpp ήταν της τάξεως του 0,08%, ενώ στην χειρότερη περίπτωση το ποσοστό απόκλισης ήταν 0,84%. Η νέα προτεινόμενη μέθοδος εξετάζεται για μεταβολές μέχρι +/- 5% στις τιμές των 5 παραμέτρων προσαρμογής (Rs, Rsh, n, Io, Iph) με το Iph να έχει την μεγαλύτερη επίδραση (σφάλμα μέχρι 5%). Δύο τοπολογίες VBE πολλαπλασιαστή προτείνονται οι οποίες μπορούν με αξιοπιστία να μιμηθούν την λειτουργία ηλιακών κυψελών. Η ανάλυση που πραγματοποιήθηκε δείχνει ότι και τα δύο ηλεκτρονικά κυκλώματα έχουν την δυνατότητα να δώσουν ποιοτικές χαρακτηριστικές ρεύματος – τάσης με μικρό RMSE (10^-3). Η δεύτερη βελτιωμένη έκδοση του VBE πολλαπλασιαστή έχει την δυνατότητα λειτουργίας σε μεγαλύτερο εύρος μεταβολών ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας. Με την βοήθεια αυτού του μοντέλου ήταν δυνατή η κατασκευή ενός χαμηλού κόστους (£230) πλήρως λειτουργικού πρωτοτύπου ψηφιακά ελεγχόμενου εξομοιωτή ηλιακού συστήματος “DiceSol”. Μία συσκευή ανίχνευσης του σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT) υλοποιήθηκε βασιζόμενη σε ένα ισχυρό μαθηματικό μοντέλο. Ο προτεινόμενος αλγόριθμος “Βηματισμός της Χήνας” χρησιμοποιήθηκε σε συνδεσμολογία μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση (ΣΤ/ΣΤ). Παρουσιάστηκε άριστη στατική και δυναμική συμπεριφορά. Σε όλες τις περιπτώσεις η σύγκλιση ήταν υψηλότερη του 98,53% καθώς ο χρόνος σύγκλισης είναι κατά μέσο όρο 220 msec.

show abstract