السبب الرئيسي لكفاءة التحويل المنخفضة الحالية للألواح الشمسية هو فقدان "طاقة الفوتون-المنخفضة الطاقة" و"طاقة الفوتون-العالية الطاقة"، وكلاهما يحد من كفاءة الحد النظري للألواح الشمسية بحوالي 40%. فيما يلي وصف موجز لطرق التحسين لكل آلية خسارة.
1. تقليل-فقد طاقة الفوتون ذات الطاقة المنخفضة
باستخدام مادة أشباه الموصلات الضوئية ذات فجوة النطاق المنخفضة، على سبيل المثال، تبلغ فجوة النطاق في السيليكون البلوري النموذجي 1.1 فولت، لذلك يمكنه فقط امتصاص الفوتونات ذات الطول الموجي الأقصر من 1100 نانومتر.
2. تقليل فقدان طاقة الفوتون عالية الطاقة
استخدام مواد أشباه الموصلات الإلكترونية الضوئية ذات فجوة النطاق العالية. لتلخيص النقطتين الأوليين، فإن الجمع بين مواد أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق المتعددة-يمكن أن يؤدي بشكل فعال إلى تحسين معدل استخدام الفوتونات ذات الطاقات المختلفة.
3. تقليل كفاءة الامتصاص وفقدان الانعكاس: (1) حاول استخدام مواد شبه موصلة ذات معاملات امتصاص عالية للضوء؛ (2) تقليل مساحة الأقطاب الكهربائية المعدنية، واستخدام أقطاب كهربائية موصلة شفافة لاستبدال بعض الأقطاب الكهربائية المعدنية؛ (3) زيادة خشونة سطح المواد، والمواد طبقة عاكسة للحد من فقدان الانعكاس الناجم عن انعكاس السطح.
4. تقليل فقدان الجهد الدائرة المفتوحة. ضبط تركيز الشوائب ومستوى فيرمي للمواد الخام.
5. تقليل فقدان عامل التعبئة: (1) استخدم طبقة التخميل السطحية لتقليل الروابط المتدلية على سطح اللوحة الشمسية أو القطب الخلفي؛ (2) استخدام مواد الألواح الشمسية عالية النقاء (منخفضة-الشوائب) وعمليات تصنيع أفضل لتقليل إعادة تركيب الحجم الداخلي للأجهزة؛ (3) استخدام الموصلات الجيدة كأقطاب كهربائية واعتماد تصميم أفضل لهيكل القطب لتقليل مقاومة السلسلة.
