Corrente de curto-circuito

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No post de hoje vamos falar sobre a corrente de curto-circuito, que é um parâmetro importante da curva I-V dos módulos fotovoltaicos.

A corrente de curto-circuito é a corrente através da célula fotovoltaica quando a tensão através da célula é zero (ou seja, quando a célula fotovoltaica está em curto-circuito). Normalmente escrito como Isc, a corrente de curto-circuito é mostrada na curva IV da figura.

A corrente de curto-circuito se deve à geração e coleta de portadoras geradas pela radiação solar. Para uma célula fotovoltaica ideal com mecanismos de perda resistiva moderada, a corrente de curto-circuito e a corrente gerada pela radiação solar são idênticas. Portanto, a corrente de curto-circuito é a maior corrente que pode ser retirada da célula.

A corrente de curto-circuito depende de alguns fatores que são descritos abaixo:

– Área da célula solar: para remover a dependência da área da célula fotovoltaica, é mais comum listar a densidade de corrente de curto-circuito (Jsc em mA/cm²) em vez da corrente de curto-circuito;
– Número de fótons (ou seja, a potência da fonte de radiação incidente): a Isc de uma célula fotovoltaica é diretamente dependente da intensidade da luz;
– O espectro da radiação incidente: para a maioria das medições de células fotovoltaicas, o espectro é padronizado para o espectro AM 1,5;
– As propriedades ópticas (absorção e reflexão) da célula fotovoltaica;
– A probabilidade de coleta da célula solar: depende principalmente da passivação da superfície e do tempo de vida do portador minoritário na base.

Ao comparar células solares do mesmo tipo de material, o parâmetro de material mais crítico é o comprimento de difusão e a passivação da superfície.

A corrente de curto-circuito, Isc, é calculada multiplicando a densidade de corrente de curto-circuito, Jsc, pela área da célula:
                                                    Isc = Jsc A

As células fotovoltaicas de silício sob um espectro AM1,5 têm uma corrente máxima possível de 46 mA/cm². Dispositivos de laboratório mediram correntes de curto-circuito de mais de 42 mA/cm², e as células solares comerciais têm correntes de curto-circuito entre cerca de 28 mA/cm² e 35 mA/cm².

PINHO, J. T.; Galdino, M., A. Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos. CEPEL-CRESESB. Edição Revisada e Atualizada. Rio de Janeiro, 2014.

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