A principal razão para a atual baixa eficiência de conversão dos painéis solares é a perda de "energia de fótons de baixa-energia" e de "energia de fótons de alta-energia", ambas limitando o limite teórico de eficiência dos painéis solares a cerca de 40%. A seguir descrevemos brevemente os métodos de melhoria para cada mecanismo de perda.
1. Reduzir-a perda de energia dos fótons de baixa energia
Usando um material semicondutor optoeletrônico de baixo intervalo de banda, por exemplo, o intervalo de banda do silício cristalino típico é de 1,1 eV, portanto, ele só pode absorver fótons com comprimento de onda menor que 1100 nm.
2. Reduza a perda de energia de fótons de alta energia
Uso de materiais semicondutores optoeletrônicos de alto intervalo de banda. Para resumir os dois primeiros pontos, a combinação de materiais semicondutores multi-bandgap pode efetivamente melhorar a taxa de utilização de fótons com diferentes energias.
3. Reduza a eficiência de absorção e a perda de reflexão: (1) tente usar materiais semicondutores com altos coeficientes de absorção de luz; (2) reduzir a área dos eletrodos metálicos e usar eletrodos condutores transparentes para substituir alguns eletrodos metálicos; (3) aumentar a rugosidade da superfície dos materiais, material da camada reflexiva para reduzir a perda de reflexão causada pela reflexão da superfície.
4. Reduza a perda de tensão de circuito aberto. Ajuste a concentração de impurezas e o nível Fermi das matérias-primas.
5. Reduza a perda do fator de preenchimento: (1) use uma camada de passivação de superfície para reduzir ligações pendentes na superfície do painel solar ou no eletrodo traseiro; (2) usar materiais de painéis solares de alta-pureza (baixa-impureza) e melhores processos de fabricação para reduzir a recombinação do volume interno dos dispositivos; (3) Use bons condutores como eletrodos e adote um melhor design de estrutura de eletrodo para reduzir a resistência em série.
