Ο κύριος λόγος για την τρέχουσα χαμηλή απόδοση μετατροπής των ηλιακών συλλεκτών είναι η απώλεια «χαμηλής-ενέργειας φωτονίων ενέργειας» και «υψηλής-ενέργειας φωτονίων ενέργειας», που αμφότερα περιορίζουν τη θεωρητική οριακή απόδοση των ηλιακών συλλεκτών σε περίπου 40%. Στη συνέχεια περιγράφονται συνοπτικά οι μέθοδοι βελτίωσης για κάθε μηχανισμό απώλειας.
1. Μειώστε την απώλεια ενέργειας φωτονίων χαμηλής-ενέργειας
Χρησιμοποιώντας ένα οπτοηλεκτρονικό υλικό ημιαγωγού χαμηλής ζώνης, για παράδειγμα, το διάκενο ζώνης του τυπικού κρυσταλλικού πυριτίου είναι 1,1 eV, επομένως μπορεί να απορροφήσει μόνο φωτόνια με μήκος κύματος μικρότερο από 1100 nm.
2. Μειώστε την απώλεια ενέργειας φωτονίων υψηλής ενέργειας
Χρήση οπτοηλεκτρονικών ημιαγωγών υλικών υψηλού χάσματος ζώνης. Για να συνοψίσουμε τα δύο πρώτα σημεία, ο συνδυασμός υλικών ημιαγωγών πολλαπλών-κενού ζώνης μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τον ρυθμό χρήσης φωτονίων με διαφορετικές ενέργειες.
3. Μειώστε την απόδοση απορρόφησης και την απώλεια ανάκλασης: (1) προσπαθήστε να χρησιμοποιήσετε υλικά ημιαγωγών με υψηλούς συντελεστές απορρόφησης φωτός. (2) μειώστε την περιοχή των μεταλλικών ηλεκτροδίων και χρησιμοποιήστε διαφανή αγώγιμα ηλεκτρόδια για να αντικαταστήσετε ορισμένα μεταλλικά ηλεκτρόδια. (3) αύξηση της τραχύτητας της επιφάνειας των υλικών, ανακλαστικό υλικό στρώμα για τη μείωση της απώλειας ανάκλασης που προκαλείται από την αντανάκλαση της επιφάνειας.
4. Μειώστε την απώλεια τάσης ανοιχτού κυκλώματος. Ρυθμίστε τη συγκέντρωση των ακαθαρσιών ακαθαρσιών και το επίπεδο Fermi των πρώτων υλών.
5. Μειώστε την απώλεια συντελεστή πλήρωσης: (1) χρησιμοποιήστε ένα στρώμα παθητικοποίησης επιφάνειας για να μειώσετε τους δεσμούς που κρέμονται στην επιφάνεια της επιφάνειας του ηλιακού πάνελ ή στο πίσω ηλεκτρόδιο. (2) χρήση υψηλής-καθαρότητας (χαμηλής-ακαθαρσίας) υλικών ηλιακών πάνελ και καλύτερων διαδικασιών κατασκευής για τη μείωση του ανασυνδυασμού εσωτερικού όγκου των συσκευών. (3) Χρησιμοποιήστε καλούς αγωγούς ως ηλεκτρόδια και υιοθετήστε καλύτερο σχεδιασμό δομής ηλεκτροδίων για να μειώσετε την αντίσταση σε σειρά.
