Experimental Method to Quantify the Leakage Currents of Solar Cells from Current Density-Voltage Characteristics

Abstract

Для поліпшення функцій і продуктивності фотоелектричних та термофотоелектричних систем та елементів важливо розуміти фізичні властивості їх компонентів та транспортні процеси, що відбуваються в їх структурах. Для цього необхідний правильний аналіз залежності густини струму від напруги в елементі. Елементи часто демонструють неідеальну поведінку через паразитні ефекти, пов'язані з так званими послідовним та шунтуючим опорами. У цьому випадку вилучення таких параметрів елементу, як зворотний струм насичення та коефіцієнт ідеальності, які можуть дати цінну інформацію про механізми перенесення заряду, відповідальні за струми в елементі, стає досить складним. У роботі, щоб уникнути математичної та числової складності при аналізі залежності густини струму від напруги (J-V), характерної для пристрою, ми пропонуємо простий експериментальний метод використання таких характеристик, кількісну оцінку струмів витоку, що характеризують пристрій, та виправлення експериментальних даних залежності J-V. Результати, отримані нашим методом, значною мірою відповідають теоретичним залежностям J-V.

To ameliorate the function and performance of photovoltaic and thermo-photovoltaic systems and cells, it is important to comprehend the physical properties of their components and transport processes occurring within their structures. A correct analysis of the current density-voltage behavior of a cell is then necessary. Cells often exhibit a non-ideal behavior due to parasitic effects attributed to the so-called series and shunt resistances. In this case, the extraction of cell parameters like reverse saturation current and ideality coefficient, which can give valuable information about charge transport mechanisms responsible for the currents in the cell, becomes quite difficult. In this work, to avoid mathematical and numerical complexity in the analysis of a current density-voltage (J-V) characteristic of a device, we propose a simple experimental method for using such characteristics, quantify the leakage currents characterizing a device and correct the experimental J-V data. The results obtained from our method are largely in compliance with the theoretical J-V characteristics.