Le facteur d’idéalité est dérivé de la pente de la courbe sombre-IV, Soleil-Voc et occasionnellement de la courbe Lumière-IV.

L’équation de base de la cellule dans l’obscurité est :

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

où I est le courant à travers la diode, V est la tension à travers la diode, I0 est le courant de saturation dans l’obscurité, n est le facteur d’idéalité et T est la température en kelvin. q et k sont tous deux des constantes. pour V > 50 – 100 mV le terme -1 peut être ignoré et donc l’équation ci-dessus se réduit à :

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

en prenant le logarithme des deux côtés de l’équation on obtient :

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

En traçant le log naturel du courant en fonction de la tension, la pente donne q/nkT et l’intercept donne ln(I0). Dans les cellules réelles, le facteur d’idéalité dépend de la tension aux bornes de la cellule. Le facteur d’idéalité peut être tracé en fonction de la tension ou être donné comme une valeur unique. Comme le facteur d’idéalité varie avec la tension, s’il est donné comme une valeur unique, la plage de tension doit également être indiquée.

Les écarts du facteur d’idéalité par rapport à un indiquent que soit des mécanismes de recombinaison inhabituels ont lieu, soit que la recombinaison change d’ampleur. Ainsi, le facteur d’idéalité est un outil puissant pour examiner la recombinaison dans un dispositif. La mesure de I0 n’est valable que lorsque le facteur d’idéalité est stable.

La mesure des facteurs d’idéalité pose plusieurs problèmes pratiques :

• Au niveau des basses tensions, la résistance de shunt (Rshunt)domine les performances du dispositif et provoque un pic important. Il n’est généralement pas possible en pratique de corriger les effets de Rshunt.
• Au niveau des hautes tensions dans une courbe sombre-IV, la résistance série domine et cela provoque un pic important dans la courbe du facteur d’idéalité à haute tension. Ceci peut être atténué en utilisant la courbe Suns-Voc qui, comme indiqué précédemment, donne une courbe identique à celle de dark-IV mais sans les effets de la résistance série.
• Le facteur d’idéalité provient de la différentielle d’un signal donc il est très enclin au bruit. Les problèmes de bruit sont particulièrement problématiques dans les mesures de Suns-Voc. Pour réduire le bruit, la pente est généralement prise comme un ajustement sur plusieurs points.
• Les effets de la température sont un problème en particulier si la température change pendant la mesure.

Le graphique animé du facteur d’idéalité ci-dessous montre les effets sur une courbe IV sombre. La courbe sans effets résistifs est assez simple, à basse tension le facteur d’idéalité est de deux, à haute tension le facteur d’idéalité est de un. Une fois que les effets résistifs sont inclus, la courbe devient assez compliquée. La domination par Rshunt aux basses tensions signifie que le facteur d’idéalité aux basses tensions n’est pas valable.

Facteur d’idéalité locale déterminé à partir de la courbe IV sombre avec et sans les effets de la résistance parasite.

Mesures d’IV sombre des cellules de contact enterrées et ajustements du facteur d’idéalité local extrait. Les différentes courbes proviennent de la variation de la distance au bord de la cellule. Les facteurs d’idéalité extraits montrent que les courbes IV inhabituelles étaient dues à la recombinaison de bord (Image redessinée à partir de McIntosh 1.

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