I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   3 ,   No .   4 Dec em b er   201 4 ,   p p .   19 6 ~ 201   I SS N:  2252 - 8814          196       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J AAS   M a g netic  Field  Ef fect o n t he  Elec tri ca l Chara cter is tic   o a  Mo no crys talline n + pp +   Si lico So la r Cell       M .   E l - Aa s s er * ,   A.   I bra hi m ** ,   S.  M .   M us a ***   *   P h y sic D e p a rt m e n t,   F a c u lt y   o f   S c ien c e ,   A in   S h a m s Un iv e rsit y ,   E g y p t   * , **   P h y sic D e p a rt m e n t,   F a c u lt y   o f   S c ien c e ,   No rth e r n   Bo r d e Un i v e rsit y ,   KS A   **   P h y sic D e p a rt m e n t,   F a c u lt y   o f   S c ien c e ,   Tan ta Un iv e rsit y ,   Eg y p t   * * *   En g in e e rin g   Tec h n o lo g y   De p a rtme n t,   P ra iri e   V iew   A & M   Un iv e rsit y ,   USA       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 0 ,   2 0 1 4   R ev i s ed   A u g   14 ,   2 0 1 4   A cc ep ted   A u g   2 7 ,   2 0 1 4       In   th is  p a p e r,   th e   e f f e c o f   m a g n e ti c   f ield   o n   I - V   c h a ra c teristics   o f   a   sili c o n   so lar  c e ll   o f   n + p p +   str u c tu re   is  stu d ied   in   d a rk   a n d   i ll u m in a ti o n   m o d e s.  In   d a rk ,   b o th   t h e   c u rre n a n d   t h e   v o lt a g e   d e c re a se   w it h   in c re a sin g   th e   m a g n e ti c   f ield   in   f o r w a rd   b ias .   Ho w e v e r   in   re v e rs e   b ias ,   th e   b e h a v io is  d iff e re n t.   Un d e il l u m in a ti o n ,   t h e   e ff e c o f   m a g n e ti c   f i e ld   o n   I - V   c h a ra c teristics   o f   th e   sili c o n   so lar  c e ll   is  stu d ied   e x p e rim e n tall y   a n d   sim u late d   u sin g   Ne u ra Ne tw o rk   A lg o rit h m   (NN A ).   Bo t h   sh o rt  c ircu it   c u rre n (I sc a n d   o p e n   c ircu it   v o lt a g e   (V oc a re   m e a su re d   u n d e th e   i n f lu e n c e   o f   m a g n e ti c   f ield .   T h e   so lar  c e ll   e ff ici e n c y   a n d   th e   f il f a c to (F F a re   c a l c u late d   w it h o u a n d   w it h   th e   m a g n e ti c   f ield .   T h is  p e r f o rm a n c e   tes ti n g   o f   th e   so lar   c e ll   u n d e m a g n e ti c   f ield   c a n   b e   c o n si d e re d   a s o n e   o f   th e   n o n - d e str u c ti v e   re li a b il it y   to o l s.   K ey w o r d :   I ch ar ac ter is tics   i n   d ar k   an d   illu m i n atio n   m o d es   Ma g n e tic  f ie ld   ef f e ct   Neu r al  n et w o r k   s i m u latio n   Sil ico n   s o lar   ce ll   Co p y rig h ©   201 4   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   M. El - A as s er   P h y s ic s   D ep ar t m e n t ,   Facu lt y   o f   Sc ien ce ,   A i n   S h a m s   Un i v er s it y   C air o   1 1 5 6 6 ,   E g y p t .   E m ail:  elaa s s er @ g m ail. co m         1.   I NT RO DUCTI O N   T h in cr ea s in g   u s ag o f   s o lar   ce lls   f o r   en er g y   co n v er s io n   h as  led   to   th n ee d   f o r   r eliab le  test in g   in v esti g atio n s .   T h tr en d   in   r ec en y ea r s   in   p h o to v o ltaic  r esear ch   an d   in d u s tr y   h as  b ee n   co n ce r n ed   w ith   th e   n o n - d estru ctiv test in g ,   i.e . ,   r eliab ilit y   m ea s u r em en ts .   T h ese  to o ls   h av b ee n   d ep lo y ed   f o r   s in g le - cr y s tal  s o lar   ce lls ,   GaA s   s o lar   ce ll  an d   th in   f ilm   p o ly cr y s tallin d ev ices  o f   in ex p en s iv s u b s tr ates  [ 1 ] .   T h r eliab ilit y   to o ls   ca n   b class if ied   in to   tem p e r atu r s tr ess   [ 2 ] ,   an d   lig h in d u ce d   j u n ctio n   m o d if icatio n s   in   s o lar   ce ll  co n s tr u ctio n   [ 3 ] .   On m eth o d   f o r   m ea s u r in g   all  r ec o m b in atio n   p ar am eter s   in   th b ase  r eg io n   o f   s o lar   ce lls   h as  b ee n   p r esen ted   in   [ 4 ] .   Ma g n etic  f ield   ass is ted   b o n d in g   to o h as  b ee n   u s e d   f o r   p r o p er   en ca p s u latio n   o f   th in - f ilm   C u 2 S - C d s o lar   ce ll.  T h is   w as  m ad p o s s ib le  b y   u s in g   th in   lay er   o f   n ick el  co atin g   o n   th s u b s tr ate  as  b ac k - elec tr o d e.   R esu lts   d ep en d en o n   th s er ies  r esis tan ce ,   s h o r t - cir cu it  cu r r en t,  o p en - cir cu it  v o ltag e,   s h u n r esis tan ce ,   d io d id ea lity   f ac to r   an d   f ill  f ac to r   o n   th m ag n etic  f ield   h av b ee n   in v esti g ated .   Mo r eo v er ,   th tim e,   th s u b s tr ate  tem p er atu r an d   th g r id   co atin g   h av b ee n   p r esen ted   an d   d is cu s s ed   [ 5 ] .   T h ef f ec o f   m ag n etic  f ield   o n   th p h o to cu r r en g e n er ated   b y   b u lk   h eter o j u n ctio n   s o lar   ce ll  m ad o f   o r g an ic  m ater ials   h as  b ee n   in v esti g ated   in   [ 6 ] .   A n   in cr ea s in   p h o to cu r r en o f   ~9 h as  b ee n   o b tain ed   u n d er   m ag n etic  f ield   less   th an   1 0 0   m T   at  th o p er atin g   v o ltag e.   T h is   in cr ea s in   p h o to cu r r en w as  attr i b u ted   to   an   in cr ea s in   th r ate  o f   in ter s y s tem   cr o s s in g ,   b etw ee n   th s in g let  an d   tr ip let  s tates,  lead in g   to   h ig h er   n et  ef f icien cy   o f   ex cito n   d is s o ciatio n .   C lo s to   th o p en - cir cu it  v o ltag e,   an   in cr ea s o f   m o r th an   tw o   o r d er s   o f   m ag n itu d in   th p h o to cu r r en co u ld   b o b tain ed   u n d er   th ap p lied   m ag n etic  f ield   [ 6 ] .   I n   2 0 0 3 ,   an   o b s er v atio n   o f   th ch an g in   cu r r en th r o u g h   an   o r g an ic  lig h em itti n g   d io d ( OL E D)   u n d er   m ag n etic  f ield ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       Ma g n etic  F ield   E ffect  o n   t h E lectrica l Ch a r a cteri s tics   o f a   Mo n o crys ta llin n + pp +   S ilico n   ( M.  E l - A a s s er )   197   d u to   m ag n eto   r esis tan ce ,   w as  n o ticed   [ 7 ] .   T h r esp o n s o f   s in g le - cr y s tal  Si  s o lar   ce ll,  ir r ad iated   b y   s p o n tan eo u s   an d   s tim u lated   lig h s o u r ce s ,   u n d er   th ef f ec o f   h ig h - in ten s ity   elec tr ic  f ield   h as  b ee n   s tu d ied   [ 8 ] .   I h as  b ee n   o b s er v ed   th at  th elec tr ic  f ield   h as  g r ea ter   ef f ec ts   o n   th o p er atio n   o f   th s o lar   ce ll  w h en   ir r ad iated   b y   w h ite  lam p .   A   s ig n if ican ch an g in   th o p en   cir cu it  v o ltag e,   V oc ,   v alu h as  b ee n   m ea s u r ed   u s in g   g r ee n   L E co m p ar ed   to   th o th er   lig h s o u r ce s .   T h eir   r esu lts   s u g g ested   th at  th r ed u ctio n   in   th V oc   v alu o f   th s o lar   ce ll  is   r elate d   to   lo s s es  d u to   b u lk   an d   s u r f ac r ec o m b in atio n   an d   io n izatio n   u n d er   h ig h - in ten s ity   elec tr ic  f ield .     T h eo r etica 3 s tu d y   o f   p o ly cr y s tallin s ilico n   s o lar   ce ll  in   f r eq u en cy   m o d u latio n   u n d er   p o ly ch r o m atic  illu m in atio n   an d   ap p lied   m ag n etic  f ield   h as  b ee n   s tu d ied   [ 9 ] .   T h in f lu en ce   o f   th ap p lied   m ag n etic  f ield   o n   th d io d cu r r en d en s ity ,   elec tr ic  p o w er - p h o to v o ltag an d   p h o to cu r r en t - p h o to v o ltag ch ar ac ter is tics   h as  b ee n   d is cu s s ed   [ 1 0 ] .   A   n u m er ical  s im u latio n   f o r   th d eter m in atio n   o f   2 cu r r en d is tr ib u tio n s   f r o m   m ag n etic  f ield   m ea s u r em en ts   u s in g   s o m d ev elo p ed   alg o r ith m   h as  b ee n   ca r r ied   o u [ 1 1 ] .   T h ese  cu r r en ts   w er g en er ated   ex p er im en tally   in   th th in   lay er   o f   s o la r   ce ll  ( th em itter )   u n d er   lig h an d   laser   illu m in atio n .   T h th r ee   co m p o n en ts   o f   th in d u ce d   m ag n etic  f ield   ab o v th s u r f ac o f   th s am p le  h av b ee n   m ea s u r ed   b y   s en s itiv m ag n etic  f ield   d etec to r s .     I n   th is   p ap er ,   th p er f o r m an ce   ch ar ac ter is tics   o f   n + pp +   s ilico n   s o lar   ce ll  is   s tu d ied   in   d ar k   an d   illu m in atio n   m o d es  u n d er   th ef f ec o f   m ag n etic  f ield .   A r tif icial  Neu r al  Netw o r k   ( A NN)   s im u latio n   o f   th ex p er im en tal  I - s o lar   ce ll  ch ar ac ter is tics   u n d er   m ag n etic  f iled   is   ca r r ied   o u in   illu m in atio n   m o d u s in g   E asy NN - p lu s   s o f tw ar e.   I - ch ar ac ter is tics   o f   th s o lar   ce ll,  in   d ar k   an d   illu m in atio n ,   is   p r esen ted   in   s ec tio n   2 .   Sectio n   3   is   d ev o ted   to   th ex p er im en tal  s etu p   an d   m ea s u r em en ts .   T h r esu lts   an d   d is cu s s io n   ar p r esen ted   in   s ec tio n   4 .   Sectio n   5   is   d ev o ted   to   co n clu s io n .       2.   I - C HAR AC T ER I S T I C S  OF A  S I  S OLAR  C ELL  FO DA RK A N D I LLUM I N AT I ON  M ODES   Fo r   s o   m an y   y ea r s ,   I - m ea s u r em en ts   h av b ee n   u s ed   to   ev alu ate  th elec tr ical  p er f o r m an ce   o f   p h o to v o ltaic  ce lls   an d   d io d es.  Sin ce   1 9 6 0 s ,   b o th   d ar k   an d   lig h I - m ea s u r em en ts   h av b ee n   co m m o n ly   u s ed   to   an aly ze   th ef f ec ts   o f   s er ies  r esis tan ce   an d   o th er   p ar am eter s   o n   s o lar   ce ll  p er f o r m an ce   [ 1 2 ] - [ 1 4 ] .   R ec en w o r k   h as  d escr ib ed   th d is tin ctio n   b etw ee n   lig h I - an d   d ar k   I - m ea s u r em en ts   in   th d eter m in atio n   o f   th s er ies  r esis tan ce   o f   s o lar   ce lls   [ 1 5 ] .   W h en   th s o lar   ce ll  is   co n d u cted   u n d er   d if f er en tem p er atu r es,  I - cu r v es  p r o v id m an y   p ar am eter s   o f   th s o lar   ce ll,  e. g . ,   th tem p er atu r d ep en d en ce   o f   th s h u n r esis tan ce ,   d io d id ea lity   f ac to r ,   th en er g y   an d   co n ce n t r atio n   o f   th d o m in an r ec o m b in atio n   ce n ter ,   th lif etim o f   th ch ar g ca r r ier s .   I - r elatio n   o f   s o lar   ce ll is   g iv en   b y :     sh s R IR V q kT n qV I kT n qV I I 1 e x p 1 e x p 2 02 1 01       ( 1 )     W h er I 0,   q ,   V,   k ,   T   an d   n   ar th r e v er s s at u r atio n   cu r r en t,  t h elec tr o n ic  c h ar g e,   t h ap p lied   v o ltag e,   th e   B o ltz m a n n s   co n s tan t,   th e   te m p er at u r a n d   th e   id ea lit y   f ac to r ,   r esp ec ti v el y .   R s   a n d   R sh   ar t h e   s er ies  a n d   s h u n r es is ta n ce s ,   r esp ec tiv el y .   T h s u b s cr ip ts   1   an d   2   in d icate   t h at  t w o   p o s s i b le  co n tr ib u tio n s   to   th d io d cu r r en ca n   b p r esen ted .   T h s er ies  r esis tan c o f   lar g e - ar ea   s o lar   ce lls   is   s m all  an d   ca n   b e   n eg l ig ib le.   P h o to cu r r en -   p h o t o v o ltag ( I - V)   ch ar ac ter i s tic  is   o b tain ed   b y   t h f o llo w i n g   eq u atio n :     d s u u ou u J R J V A k T q J J 1 e x p           ( 2 )     W h er R s   is   th in ter n al  s er ie s   r esis ta n ce .   J u   is   t h d io d s atu r atio n   cu r r en t d eter m i n ed   b y   m ater ial  p r o p r ieties,  elec tr o n ic  c h ar g q   a n d   B o lt z m an n   co n s ta n t   k .   T   is   t h ab s o lu te  te m p er atu r a n d   is   d i m e n s io n les s   co n s ta n t b et w ee n   1   an d   3 .   Ho w e v er ,   in   m o s t b if ac ial  s ilico n   s o lar   ce lls ,   A   ta k es  v al u e s   f r o m   1 . 5   to   2 .        I cu r v u n d er   illu m in atio n   ca n   b d escr ib ed   as  s u p er p o s itio n   o f   d ar k   I cu r r en an d   v o ltag in d ep en d en p h o to cu r r en t.  T h p r in cip al  p o w er   lo s s es  in   s o lar   ce ll  ar th at  ass o ciate d   w ith   th lig h ab s o r p tio n   an d   r ec o m b in atio n   p r o ce s s es  o f   th ch ar g ca r r ier s .   T h d if f u s io n   ef f ec ts   in   th j u n ctio n   r eg io n   an d   elec tr o n h o le  r ec o m b in atio n s   lim it  th f ill  f ac to r   ( FF ) ,   s o   th at  FF   v alu d eter m in es  th m ax im u m   p o w er   p o in p o s itio n .   T h o b s er v ed   f ill  f ac to r ,   in   s ilico n   s o lar   ce lls ,   d ec r ea s es  w ith   tem p er atu r in cr ea s e.   T h is   is   attr ib u ted   to   th s er ies  r esis tan ce   R s   an d   th s h u n r esis tan ce   R sh   o f   th s o lar   ce ll  th at  ca n   b d eter m in ed   f r o m   th I d ar k   ch ar ac ter is tics .   T h ef f ec o f   th s er ies r esis tan ce   R s   o n   th f ill  f ac to r   ca n   b d escr ib ed   b y :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.   3 ,   No .   4 Dec em b er   201 4   :   19 6     2 0 1   198   0 ( 1 ) s s c oc RI F F F F V                  ( 3 )     W h er FF is   th f ill  f ac to r   f o r   th id ea s o lar   ce ll  ch ar ac ter is tic.   T h er is   also   r elatio n s h ip   b etw ee n   th s h u n r esis tan ce   R sh   an d   th f ill  f ac to r   f o r   s in g le  s ilico n   s o lar   ce ll.  Nam ely ,   th lar g er   th R sh   v alu e,   th lar g er   is   th f ill  f ac to r .   L ar g er   s h u n o r /an d   s m aller   s er ies  r esis tan ce s   p r o v id h ig h er   ef f icien cy   o f   s o lar   ce lls   [ 5 ] .          A   Do u b le  s id s ilico n   s o lar   ce ll  w ith   n +p p s tr u ctu r h as  b ee n   s tu d ied   u n d er   m ag n etic  f ield   [ 1 6 ] .   Dif f u s io n   len g th   an d   th d if f u s io n   co n s tan o f   th ex ce s s   m in o r ity   ca r r ier s   as  w ell  as  th in tr in s ic  ex ce s s   m in o r ity   ca r r ier s   d if f u s io n   co n s tan an d   th eir   m o b ilit y   ar im p o r tan p ar am eter s   af f ec tin g   th s o lar   ce lls   p er f o r m an ce   u n d er   m ag n etic  f ield .   T h ex ce s s   m in o r ity   ca r r ier s   d en s ity   p r o f iles   d ec r ea s w ith   th in cr ea s o f   th m in o r ity   ca r r ier ' s   r ec o m b in atio n   v elo city   at  th j u n ctio n .   Fo r   f r o n s id illu m in atio n ,   th h ig h er   p o in o f   ex ce s s   m in o r ity   ca r r ier s   is   n ea r   th j u n ctio n .   T h p h o to cu r r en d en s ity   p r o f iles   d ec r ea s w i th   in cr ea s in g   th m ag n etic  f ield .   T h o b s er v ed   ch an g in   th p h o to cu r r en I ph   o f   th s o lar   ce lls   in   r esp o n s to   m ag n etic  f ield   ca n   b ca u s ed   b y   d ec r ea s in   th d if f u s io n   len g th   o f   ex cito n s .           3.   E XP E RIM E NT AL   SE T   UP   AND  M E ASURE M E NT   Dar k   I - m ea s u r em en t s   w er ca r r ied   o u o n   th Si  s o lar   ce ll  w h ile  co v er in g   it  to   elim in ate  th lig h g en er ated   cu r r en t.  A   p o w er   s u p p ly   w as  u s ed   to   f o r ce   th elec tr ic  cu r r en th r o u g h   th s o lar   ce ll  f r o m   th p o s itiv to   th n eg ativ co n tact.   C u r r en an d   v o ltag w er s im u ltan eo u s ly   m ea s u r ed   as  th v o ltag o f   th p o w er   s u p p ly   w as  in cr ea s ed   f r o m   ze r o   to   p r ed eter m in ed   u p p er   lim it.  T h d ir ec tio n   o f   cu r r en f lo w   in   d ar k   w as  o p p o s ite  to   th at  w h en   th s o lar   ce ll  w as  ex p o s ed   to   lig h t,  b u th elec tr ical  co n f ig u r atio n   s h o w ed   f o r w ar d   b iased   s o lar   ce ll.   Dar k   as  w ell  as  lig h I - m ea s u r em en ts   ca n   b u s ed   to   an aly ze   th elec tr ical  ch ar ac ter is tics   o f   s o lar   ce ll.  Fo r   m o d u les  co m p o s ed   o f   co m b in atio n   o f   s o lar   ce lls ,   th d ar k   I - m ea s u r em en p r o ce d u r is   s till   v alid ,   b u it  r eq u ir es  lar g e r   p o w er   s u p p ly   an d   s lig h tly   d if f er en in ter p r etatio n   o f   th m ea s u r ed   d ata.   Su ch   s y s tem   f o r   d ar k   I - m ea s u r em en ts   ca n   b u s ed   f o r   th r ee   p u r p o s es:  i)   to   d iag n o s ch an g es  in   s o lar   ce ll  o r   m o d u le  p er f o r m an ce   f o llo w in g   f ield - ag in g   o r   ac ce ler ated   en v ir o n m en t al  test in g ,   ii)  to   p r o v id p er f o r m an ce   p ar am eter s   u s ed   in   n u m er ical  s im u latio n   o f   p h o to v o ltaic  ce lls   o r   ar r ay s ,   an d     iii)  to   h elp   in   ev alu atin g   th p r o d u ctio n   co n s is ten cy   o f   m o d u les.  T h s ch em atic  d iag r am   o f   th I - ch ar ac ter is tics   in   d ar k   an d   illu m in atio n   u n d er   m ag n etic  f ield   is   s h o w n   in   Fig u r 1 .             ( a)     ( b )         ( c)     Fig u r 1 .    a)   C ir cu it la y o u t o f   d ar k   I - ch ar ac ter is t ics  f o r   1 . 8   cm 2   Si s o lar   ce ll,  b )   E q u iv al en t c ir cu i t in   d ar k   an d   illu m i n atio n   m o d es.  c)   E x p er im e n t se t u p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       Ma g n etic  F ield   E ffect  o n   t h E lectrica l Ch a r a cteri s tics   o f a   Mo n o crys ta llin n + pp +   S ilico n   ( M.  E l - A a s s er )   199   T h d ar k   I - c ir cu it   w as   co n s tr u cted   f r o m   a n   AC / DC   p o w er   s u p p l y   ( 0 - 3 0 V)   ( L e y b o ld   co m p an y ,   Ger m an y )   a n d   t w o   d ig ita m u l ti m eter s   ( P ea ck T ec k .   No .   3 6 9 5 ) .   I n   o r d er   to   p r o d u ce   s u ita b le  m ag n etic   f ie ld ,   cir cu it  w as  b u ilt  u p   f r o m   co n s ta n cu r r en p o w er   s u p p l y   ( m o d el  DP S - 5 0 ,   Scie n ti f ic  E q u ip m e n t,  R o o r k ee ,   I n d ia)   an d   s o len o id   co ils   E MU - 5 0   ( Scien ti f ic  E q u ip m e n &   Ser v ice s ,   R o o r k ee ,   I n d ia ) .   Fin all y ,   d ig ital  T eslam eter   w it h   p r o b ( No .   4 0 6 0 . 5 0   o f   r an g 0 - 2 0 0 0 m T )   w a s   u s ed   f o r   m ea s u r i n g   t h m ag n etic  f ield .   T h is   ci r cu it  ca n   p r o d u ce   m a g n eti f ield   o f   u p   to   1 0 0 0   o r   1 1 0 0   m T .   A   Halo g e n   T u n g s te n   la m p   o f   5 0 W /1 2 an d   lu x m eter   h a v b ee n   u s ed   f o r   m ea s u r in g   l ig h i n te n s i t y   f all i n g   o n   t h n +p p Si  s o lar   ce l o f   ar ea   1 . 8   c m 2 Un d er   illu m i n atio n ,   s u itab le  lo ad   r esis tan ce   f r o m   0 - 220   ( L e y b o ld   co m p an y - Ger m an y )   was u s ed .         4.   RE SUL T AND  DIS CUSSI O N   4 . 1 .   I - Cha ra ct er is t ics  f o Da rk   M o de   Fig u r e   2   illu s tr ates  t h d ar k   I - m ea s u r e m e n ts   at  1 7 0   C   ( r o o m   te m p er at u r e)   f o r   av aila b le  s in g le - cr y s tal  s ilico n   o f   1 . 8 0   cm 2   ar ea   o f   n +p p co n s tr u ctio n .   T h s h ap an d   li n ea r it y   o f   t h m ea s u r ed   cu r v at   d if f er e n c u r r en le v els  ca n   b u s ed   to   d eter m i n elec tr ica p ar am eter s   f o r   t h s o lar   ce ll:  s u ch   a s ,   s er ies   r esis ta n ce ,   s h u n r es is ta n ce ,   d i o d f ac to r ,   an d   s at u r atio n   c u r r en t.  Fo r   i n s ta n ce ,   t h d eg r ee   o f   cu r v atu r to   th e   r ig h at  h i g h   c u r r en le v els  i s   an   i n d icatio n   o f   t h m a g n i tu d o f   s er ies  r esi s ta n ce   ( R s ) .   Si m ilar l y ,   lar g e   cu r v at u r at  lo w   cu r r en lev e ls   in d icate s   lo w   s h u n r es is ta n ce   ( R sh ) .   An   in f lectio n   i n   t h cu r v n ea r   m id   cu r r en t le v els  m a y   in d icate   t h e   p r esen ce   o f   n o n id ea l ( n   1 )   ca r r ier   r ec o m b in atio n   lo s s e s .           Fig u r e   2 .   Dar k   I - ch ar ac ter i s tics   o f   Si s o lar   ce ll i n   f o r w ar d   an d   r ev er s d ir ec tio n   Fig u r e   3 .   Dar k   cu r r en t a n d   v o l tag v er s u s   m a g n etic  f ield   f o r   n + pp +   Si s o lar   ce ll i n   f o r w ar d   d ir ec tio n       Fo r   th s o lar   ce ll   s h o w n   i n   F i g u r e   1 ,   th e   t y p ica o p er atin g   c u r r en is   ap p r o x i m atel y   2 0   to   3 0   m A ,   b u t   m ea s u r e m e n t s   w er p er f o r m e d   to   h ig h er   c u r r en ts   f o r   b etter   s en s iti v it y   in   t h d eter m i n atio n   o f   R s   W h en   s o lar   ce l l,  p lace d   in   a   m a g n et ic  f ield ,   is   b ia s ed   in   f o r w ar d   d ir ec tio n   an d   d ar k   co n d itio n s ,   a   d r o p   in   th s o lar   ce ll c u r r en t a s   w e ll a s   v o ltag o cc u r s   a s   s h o w n   i n   Fi g u r e   3.            Fig u r e   4 .   Dar k   cu r r en t a n d   v o l tag w it h   m a g n etic  f ield   f o r     n +   pp +   Si s o lar   ce ll  in   r ev er s d ir ec tio n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.   3 ,   No .   4 Dec em b er   201 4   :   19 6     2 0 1   200   T h is   is   d u to   t h cr ea tio n   o f   d eter io r ated   ar ea s   in   t h s o lar   c ells   t h at  ca u s e s   c u r r en t   lo s s e s .   Ho w e v er ,   in   r e v er s d ir ec tio n ,   th b e h av io r   is   li ttle  b it  d i f f er en t.  As  t h m ag n etic   f ield   i n cr ea s es,  t h s o lar   ce ll  b ias in g   v o ltag a n d   cu r r en s li g h t l y   i n cr ea s an d   th e n   d ec r ea s as sh o w n   in   F ig u r e   4.   Fro m   th r es u lt s ,   th s o lar   ce ll  v o ltag i n cr ea s e s   w it h   m a g n etic  f ield   ( B )   u n til  B   is   eq u al  to 1 5 0   m T .   T h en   th s o lar   ce ll  v o lta g d ec r ea s es.  On   t h o t h er   h a n d ,   th s o lar   ce ll  cu r r en ab r u p tl y   i n cr ea s es  w it h   B   b u t   af ter   B   2 5   m T   t h s o lar   ce ll  cu r r en d ec r ea s e s   li n ea r l y .     W ca n   co n s id er   t h at  th e   s i n g le  cr y s tal  s ilico n   s o lar   ce ll  u n d er   f o r w ar d   b ias  ( o r   r ev er s b ias)  r ep r esen ts   ca p ac ito r   an d   u n d er   th ef f ec o f   m a g n etic  f ie ld   d o u b le  ex c h an g b et w ee n   t h elec tr o n s   a n d   h o les  o cc u r s .   W h ile  t h e   d is ta n ce   b et w ee n   t h elec tr o n s   a n d   h o les   d ec r ea s es,  th d if f u s io n   ca p ac itan ce   o f   th s o lar   ce ll  d ec r ea s es  ( i.e . ,   s o lar   ce ll  r esis tan ce   d ec r ea s es  w h ile  its   co n d u ctan ce   i n cr ea s e s ) ,   an d   h en ce   th s o lar   ce ll  v o lta g an d   cu r r en d ec r ea s e.   T h m ag n etic  f ield   s h ap an d   s tr en g th   af f ec t s   t h ch ar g ed   p ar ticle  f l u x   o n   t h s o lar   ce ll  f i l m   a n d   ap p ea r s   to   h a v s tr o n g   in f l u e n ce   o n   t h e   f i n al  s o lar   ce ll p er f o r m a n ce .   T h d eg r ad atio n   o f   s o lar   ce l ef f icie n c y   o f ten   d ep en d s   o n   t h e x ter n al  lo ad   r es is ta n c an d   t h e   illu m i n atio n .   I n   t h i s   s t u d y ,   b o th   f ac to r s   ar f ix ed .   B u t   th e   elec tr ical  p er f o r m a n ce   i s   i n v esti g a ted   u n d er   a n   ex ter n al   v ar iab le  m a g n etic  f ie ld .   T h lo ca lizatio n   o f   t h s h u n ti n g   ar ea s   i s   e s s e n tial  f o r   f u r th er   i n v e s t i g atio n s   o f   th c u r r en f lo w   i n   s o lar   ce ll  u n d er   m ag n etic  f ield .   Mo r eo v er ,   u n d er   m a g n e tic  f iel d ,   th d r o p   in   s o lar   ce ll  v o lta g m a y   b d u to   t h s o lar   ce ll  s h u n r e s is ta n ce   d ec r ea s e.   T h r esis ti v it y   i n   p ar ticu lar   d ir ec tio n   d ec r ea s es  w h en   m a g n etic  f ield   is   ap p lied   [ 1 7 ] - [ 1 9 ] .   On   th o th er   h an d ,   th I sc   u n d er   m ag n etic  f iel d   d ec r ea s es,  m a y   b d u to   th e   d ec r ea s in   th s o lar   ce ll  s e r ies  r esis ta n ce .     Si m i lar   b eh av io r   is   ac h ie v ed   at  co m p ar ati v el y   s m all   f ield s   i n   s u itab l y   s tr ain ed   m a n g a n ite  f i l m s .   W h ile   t h m ec h an is m   o f   th ese  e f f ec ts   is   n o t   f u ll y   u n d er s to o d ,   it  m a y   ar is f r o m   s p i n   d ep en d en s ca tte r in g   at  i n ter f ac es  b et w ee n   d o m ai n s   o r   w ith in   a n   in d iv id u al  d o m ai n .     4 . 2 .   I - Cha ra ct er is t ics  f o F ro nt  I llu m ina t io M o de   T h r esu lts   o f   I - ch ar ac ter is t ics  f o r   f r o n t   s id s o lar   ce ll  ill u m in at io n   m o d ar s h o w n   i n   Fig u r e   5.   W ith o u m a g n e tic  f ield ,   th I - ch ar ac ter i s tics   u n d er   illu m i n atio n   g i v n o r m al  v al u es   o f   th e   cu r v e.   T h e   v alu e s   o f   th p h o to cu r r en h a v n o r m al  o p en   cir cu it  p o s iti o n ,   w h ich   is   s u itab le  f o r   th s o lar   ce ll  ar ea   an d   t y p e.   W h en   m a g n etic  f ield   i s   ap p lied ,   w g et  s li g h tl y   lo w er   I - cu r v e.   T h s h o r cir cu it  cu r r en I sc  an d   th e   o p en   cir cu it  v o lta g V oc   ar n ea r   3 1 . 5   m A   a n d   5 1 0   m V,   r e s p ec tiv el y .   T h ese  v al u es  ar r elate d   to   th w h ite   lig h s o u r ce   w h ic h   is   h a lo g en   tu n g s te n   la m p   o f   5 0 m W /c m 2 .   On   t h o th er   h an d ,   u n d er   m ag n etic  f ield   o f   2 0 0   m T ,   b o th   I sc   an d   V oc   sl ig h tl y   d ec r ea s as s h o w n   i n   Fi g u re   6.         Fig u r e   5 .   I - ch ar ac ter is tic s   o f   n + pp +   Si s o lar   ce ll  w it h   a n d   w ith o u m a g n etic  f iel d   ( s y m b o ls )   an d   w it h   A N s i m u latio n   i n   f r o n t ill u m in atio n   m o d ( cu r v e)   Fig u r e   6 .   I sc   an d   V oc   u n d er     m a g n et ic  f ie ld ,   B   ( m T ) ,   f o r   Si s o lar   ce ll   o f   ar ea   1 . 8   c m 2   at  r o o m   te m p er atu r 1 7 0 C       T h I sc   u n d er   2 0 0   m T   d ec r ea s ed   b y   0 . 7   m A   ( i.e .   2 . 2 %)   w h i l th co r r esp o n d in g   v al u f o r   V oc   s h o w s   r ed u ctio n   b y   1 . 9 3 %.  Fig u r e   5   an d   6   s h o w   t h at  u n d er   m a g n et ic  f ield ,   t h ill u m i n atio n   I ch ar ac ter is tics   cu r v o f   n +p p s i n g le  cr y s tal   s ilico n   s o lar   ce l s lig h tl y   f all s   w h er V oc   d ec r ea s e s   i n   a   d if f er en t   b eh a v io u r   i n   co m p ar is o n   to   I sc .   I sc   lin ea r l y   d ec r ea s es  w h ile  V oc   d o es  n o t.     I - V   ch ar ac ter is tic s   s i m u latio n ,   u n d er   m ag n etic   f ield ,   f o r   f r o n t   ill u m i n atio n   m o d is   p r esen ted   u s i n g   E as y N N - p lu s   s o f t w ar ( a s   s h o w n   i n   Fig u r e   5 )   [ 2 0 ] .   T h ap p licatio n   o f   m a g n et ic  f ield   r esu lt s   i n   d eg r ad atio n   o f   b o t h   t h e f f icien c y   a n d   t h f ill  f ac to r   v al u es.   I is   o b s er v ed   th at  w h ile   th e   s o lar   ce ll  ef f icie n c y   a n d   th e   f i ll  f ac to r   ar 1 3 . 2 an d   7 4 %,  r e s p ec tiv el y ,   w it h o u m ag n etic  f ield ,   th e y   ar 1 2 . 2 7 % a n d   7 1 . 8 %,  r esp ec tiv el y ,   w i th   m a g n etic  f ield .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       Ma g n etic  F ield   E ffect  o n   t h E lectrica l Ch a r a cteri s tics   o f a   Mo n o crys ta llin n + pp +   S ilico n   ( M.  E l - A a s s er )   201   5.   CO NCLUS I O N   W ith o u ap p ly in g   m ag n etic  f ield ,   th d ar k   I ch ar ac te r is tic  f o r   s in g le  cr y s tallin s ilico n   s o lar   ce ll  o f   n +p p s tr u ctu r y ield s   s tan d ar d   cu r v o f   s em ico n d u cto r   d io d e.   Ho w ev er ,   u n d er   m ag n etic  f ield ,   th d ar k   f o r w ar d   I ch ar ac ter is tics   s u s tain   lar g v ar iatio n ,   w h er d r o p   o f   th s o lar   ce ll  cu r r en an d   v o ltag p r o f iles   o cc u r s .   I n   d ar k   r ev er s d ir ec tio n ,   b o th   cu r r en an d   v o ltag in cr ea s u p   to   m ax im u m   an d   th en   d ec r ea s e.   I ch ar ac ter is tics   cu r v in   f r o n illu m in atio n   m o d h as  s h o w n   s lig h d r o p   in   th s o lar   ce ll  p h o to cu r r en an d   p h o to v o ltag p r o f iles   w h en   m ag n etic  f ield   is   ap p lied .   Mo r eo v er ,   th s h o r cir cu it  cu r r en an d   o p en   cir cu it  v o ltag ar d eg r ad ed .   C o n s eq u en tly ,   th f ill  f ac to r   an d   th ef f icien cy   o f   th s o lar   ce ll  d eg r ad w h en   m ag n etic  f ield   is   ap p lied .         RE F E RE NCES   [1 ]   Ch o p ra   K .   L . ,   e a l , ,   T h in - F il m   S o lar Cells:  A n   Ov e rv ie w , Pro g .   Ph o t o v o lt :   Res .   A p p l. ,   2 0 0 4 ,   Vo l.   1 2 ,   p p .   6 9 9 2 .   [2 ]   Ha n d y   R. ,   T h e o re ti c a A n a l y sis   o f   th e   S e ries   Re sista n c e   o a   S o lar  Ce ll ,   S o li d - S ta te  El e c tro n ics ,   1 9 6 7 ,   V o l.   1 0 ,   No .   8 ,   p p .   7 6 5 - 7 7 5 .   [3 ]   W o lf   M.,  e t   a l. ,   S e ries   Re sista n c e   E ff e c ts   o n   S o lar  Ce ll   M e a su re m e n ts,   Ad v .   En e rg y   Co n v e rs io n ,   1 9 6 3 ,   V o l.   3 ,   pp.   4 5 5 - 4 7 9 .   [4 ]   F a n g   C.   R. ,   e a l. ,   A   Tw o   Di m e n sio n a A n a l y sis  o S h e e Re sista n c e   a n d   Co n tac Re sista n c e   e ffe c ts  in   S o lar   Ce ll s,”  1 3 t h   IEE E   PV S C 1 9 7 8 ,   p p .   1 3 0 6 - 1 3 1 1 .   [5 ]   De b   S.,  e a l. ,   M a g n e ti c   f ield   a ss isted   b o n d i n g   o f   p re fa b rica ted   g ri d   to   a   Cu 2 S - C d S   so lar  c e ll ,   El e c tro n ics   L e tt e rs 1 9 8 4 ,   Vo l.   2 0 ,   No .   6 ,   p p .   2 5 9 - 2 6 1 .     [6 ]   S h a k y a   P . e a l. ,   T h e   e ff e c o f   a p p li e d   m a g n e ti c   f ield   o n   p h o to c u rre n g e n e ra ti o n   in   p o ly - 3 - h e x y lt h io p h e n e : [6 , 6 ] - p h e n y C6 1 - b u ty ric  a c id   m e th y e ste p h o to v o l taic   d e v ice s , ”  J .   Ph y s.:  Co n d e n s.   M a tt e r,  2 0 0 8 ,   V o l .   20,   No .   4 5 ,   p p .   1 - 4 .   [7 ]   Ka li n o w sk i   J.,   e a l. ,   M a g n e ti c   f ield   e ffe c ts  o n   e m issio n   a n d   c u rre n in   A lq 3 - b a se d   e lec tro lu m in e sc e n d io d e s ,   Ch e m.  P h y s.  L e tt . ,     2 0 0 3 ,   Vo l.   3 8 0 ,   N o .   5 - 6,   p p .   7 1 0 - 7 1 5 .   [8 ]   S e ra fe tt in   E.,  e a l. ,   T h e   b e h a v io u o f   a   t y p ica sin g le - c r y sta S so lar  c e ll   u n d e h ig h   i n ten sity   o e lec tri c   f ield , ”  S o l a r E n e rg y   M a ter ia ls  &   S o la Ce ll s,  2 0 0 6 ,   V o l .   9 0 ,   N o .   5 ,   pp.   5 8 2 5 8 7 .   [9 ]   Die n g   A . ,   e a l. ,   M a g n e ti c   F iel d   Ef f e c o n   t h e   El e c tri c a P a ra m e ters   o f   a   P o ly c r y sta ll in e   S il ic o n   S o lar  Ce ll ,   Res e a rc h   J o u rn a o A p p li e d   S c ie n c e s,  En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y ,   2 0 1 1 ,   V o l.   3 ,   No .   7 ,   p p .   6 0 2 - 6 1 1 .   [1 0 ]   S o ik a   E.,  e a l. M a g n e ti c   f ield   m e a su re m e n ts  a n d   n u m e rica si m u latio n   o f   th e   c u rre n d istr ib u ti o n   in   th e   e m it ter  re g io n   o f   so lar ce ll s , ”  J o u r n a l   o M a g n e ti sm   a n d   M a g n e ti c   M a ter i a ls 2 0 0 4 ,   Vo l.   2 7 2 2 7 6 ,   p p .   6 6 7 6 6 8 .   [1 1 ]   M e ll   H.,   e a l. ,   In f lu e n c e   o f   a   m a g n e ti c   f ield   o n   th e   c h a rg e   tran sp o rt  i n   a m o rp h o u sili c o n   p h o t o v o lt a ic  d io d e s,”   J o u rn a o No n - Cry sta ll i n e   S o li d s 1 9 8 0 ,   V o l .   3 5 - 3 6 ,   N o .   2,   p p .   7 6 1 - 7 6 6 .   [1 2 ]   Ha m d y   M .   A . ,   e a l. ,   T h e   E ffe c o f   th e   Dio d e   Id e a li ty   F a c to r   o n   t h e   Ex p e rim e n tal  De ter m in a ti o n   o f   S e ries   Re sista n c e   o f   S o lar Cells,”  S o l a C e ll s 1 9 8 7 ,   V o l .   2 0 ,   N o .   2 ,   pp.   1 1 9 - 1 2 6 .   [1 3 ]   A b e rle,  A .   G . ,   e a l. ,   A   N e w   M e th o d   f o Ac c u ra te  M e a su re m e n ts  o f   th e   L u m p e d   S e ries   R e sista n c e   o f   S o lar  Ce ll s ”  2 3 rd   IEE PV S C 1 9 9 3 ,   p p .   1 3 3 - 1 3 9 .   [1 4 ]   IEE S t d   1 2 7 2 ,   Re c o m m e n d e d   P ra c ti c e   f o Qu a li f ica ti o n   o f   P h o t o v o lt a i c   ( P V M o d u les ,   1 9 9 6 .   [1 5 ]   Kin g   D.  L . ,   e a l. ,   P VSIM A   S im u latio n   P ro g ra m   f o P h o to v o l taic   Ce ll s,  M o d u les ,   a n d   A rra y s,”  2 5 th   IEE PV S C ,   1 9 9 6 ,   p p .   1 2 9 5 - 1 2 9 7 .   [1 6 ]   M a d o u g o u   S . e a l. ,   I - V   C h a r a c teristics   f o Bif a c i a S il ico n   S o lar  Ce ll   u n d e a   M a g n e ti c   F ie ld ,   Ad v a n c e d   M a ter ia ls  Res e a rc h 2 0 0 7 ,   Vo l.   1 8 - 1 9 ,   p p .   3 0 3 - 3 1 2 .   [1 7 ]   V o n   He lm o lt   R. ,   e a l. ,   G ian Ne g a ti v e   M a g n e to re sista n c e   in   P e ro v sk it e li k e   L a 2/3 Ba 1/3 M n O x   F e rro m a g n e ti c   F il m s,”  Ph y s.  Rev .   L e tt .   1 9 9 3 ,   Vo l.   7 1 ,   No .   1 4 ,   p p .   2 3 3 1 - 2 3 3 3 .   [1 8 ]   Ch a h a ra   K.,   e a l. M a g n e t o re sista n c e   in   M a g n e ti c   M a n g a n e se   Ox id e   w it h   In tri n sic   A n ti f e rro m a g n e ti c   S p in   S tru c tu re ,   A p p l.   P h y s.  L e tt .   1 9 9 3 ,   Vo l.   6 3 ,   No .   1 4 ,   p p .   1 9 9 0 - 1 9 9 2 .   [1 9 ]   Jin   S . ,   e a l. ,   T h o u sa n d f o ld   Ch a n g e   in   Re sistiv it y   in   M a g n e to re s isti v e   L a - Ca - Mn - F il m s ,   S c ien c e 1 9 9 4 ,   V o l.   2 6 4 ,   No .   5 1 5 7 ,   p p .   4 1 3 - 4 1 5 .   [2 0 ]   ww w . e a s y n n . c o m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.