Il motivo principale dell'attuale bassa efficienza di conversione dei pannelli solari è la perdita di "energia fotonica a bassa-energia" e di "energia fotonica ad alta-energia", che limitano entrambe l'efficienza limite teorica dei pannelli solari a circa il 40%. Di seguito vengono brevemente descritte le modalità di miglioramento per ciascun meccanismo di perdita.
1. Ridurre la perdita di energia dei fotoni a bassa-energia
Utilizzando un materiale semiconduttore optoelettronico a basso gap di banda, ad esempio, il gap di banda del tipico silicio cristallino è 1,1 eV, quindi può assorbire solo fotoni con una lunghezza d'onda inferiore a 1100 nm.
2. Ridurre la perdita di energia dei fotoni ad alta energia
Utilizzo di materiali semiconduttori optoelettronici ad elevato gap di banda. Per riassumere i primi due punti, la combinazione di materiali semiconduttori multi-bandgap può effettivamente migliorare il tasso di utilizzo dei fotoni con energie diverse.
3． Ridurre l'efficienza di assorbimento e la perdita di riflessione: (1) provare a utilizzare materiali semiconduttori con coefficienti di assorbimento della luce elevati; (2) ridurre l'area degli elettrodi metallici e utilizzare elettrodi conduttivi trasparenti per sostituire alcuni elettrodi metallici; (3) aumentare la ruvidità superficiale dei materiali, materiale dello strato riflettente per ridurre la perdita di riflessione causata dalla riflessione superficiale.
4． Ridurre la perdita di tensione a circuito aperto. Regolare la concentrazione delle impurità e il livello di Fermi delle materie prime.
5. Ridurre la perdita del fattore di riempimento: (1) utilizzare uno strato di passivazione superficiale per ridurre i legami penzolanti sulla superficie del pannello solare o sull'elettrodo posteriore; (2) utilizzare materiali per pannelli solari ad alta-purezza (bassa-impurità) e processi di produzione migliori per ridurre la ricombinazione del volume interno dei dispositivi; (3) Utilizzare buoni conduttori come elettrodi e adottare un design migliore della struttura degli elettrodi per ridurre la resistenza in serie.
