El factor de idealidad se deriva de la pendiente de la curva oscuridad-IV, Soles-Voc y ocasionalmente de la curva Luz-IV.

La ecuación básica de la célula en la oscuridad es:

$$I=I_{0} {left(\exp \left(\frac{q V}{n k T}\right)-1\right)$$

donde I es la corriente a través del diodo, V es la tensión a través del diodo, I0 es la corriente de saturación en la oscuridad, n es el factor de idealidad y T es la temperatura en kelvin. q y k son constantes. para V > 50 – 100 mV el término -1 puede ser ignorado y así la ecuación anterior se reduce a:

$$I=I_{0} \exp \left(\frac{q V}{n k T}\right)$$

tomando el logaritmo de ambos lados de la ecuación da:

$$ln (I)=\ln\lizquierda(I_{0}\lderecha)+\lizquierda(\frac{q V}{n k T}\lderecha) V$$

Al trazar el logaritmo natural de la corriente contra el voltaje, la pendiente da q/nkT y el intercepto da ln(I0). En las células reales, el factor de idealidad depende de la tensión en la célula. El factor de idealidad puede representarse como una función de la tensión o puede darse como un valor único. Dado que el factor de idealidad varía con el voltaje, si se da como un valor único, también debe indicarse el rango de voltaje.

Las desviaciones del factor de idealidad con respecto a uno indican que se están produciendo mecanismos de recombinación inusuales o que la recombinación está cambiando de magnitud. Por lo tanto, el factor de idealidad es una poderosa herramienta para examinar la recombinación en un dispositivo. La medición de I0 sólo es válida cuando el factor de idealidad es estable.

Existen varios problemas prácticos a la hora de medir los factores de idealidad:

• A bajos voltajes la resistencia de derivación (Rshunt)domina el rendimiento del dispositivo y provoca un gran pico. Por lo general, en la práctica no es posible corregir los efectos de Rshunt.
• A altas tensiones en una curva dark-IV la resistencia en serie domina y esto provoca un gran pico en la curva del factor de idealidad a altas tensiones. Esto puede aliviarse utilizando la curva Suns-Voc que, como se ha indicado anteriormente, ofrece una curva igual a la de dark-IV pero sin los efectos de la resistencia en serie.
• El factor de idealidad procede del diferencial de una señal, por lo que es muy propenso al ruido. Los problemas de ruido son particularmente problemáticos en las mediciones de Suns-Voc. Para reducir el ruido, la pendiente se suele tomar como un ajuste sobre varios puntos.
• Los efectos de la temperatura son un problema, especialmente si la temperatura cambia durante la medición.

El gráfico animado del factor de idealidad que aparece a continuación muestra los efectos sobre una curva IV oscura. La curva sin efectos resistivos es bastante simple, a bajas tensiones el factor de idealidad es dos, a altas tensiones el factor de idealidad es uno. Una vez que se incluyen los efectos resistivos, la curva se complica bastante. El dominio de Rshunt a bajas tensiones significa que el factor de idealidad a bajas tensiones no es válido.

Factor de idealidad local determinado a partir de la curva IV oscura con y sin los efectos de la resistencia parásita.

Mediciones de IV oscuro de las células de contacto enterradas y los ajustes del factor de idealidad local extraído. Las diferentes curvas provienen de la variación de la distancia al borde de la celda. Los factores de idealidad extraídos muestran que las curvas de IV inusuales se debieron a la recombinación del borde (Imagen redibujada de McIntosh 1.

• 1. K. R. McIntosh y Honsberg, C. B., «The Influence of Edge Recombination on a Solar Cell’s IV Curve», 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference. 2000.