تشير كفاءة الخلايا الشمسية إلى جزء الطاقة في شكل ضوء الشمس الذي يمكن تحويله عبر الخلايا الكهروضوئية إلى كهرباء.

تحدد كفاءة الخلايا الشمسية المستخدمة في النظام الكهروضوئي ، إلى جانب خطوط العرض والمناخ ، ناتج الطاقة السنوي للنظام. على سبيل المثال ، ستنتج الألواح الشمسية بكفاءة 20٪ ومساحة 1 م 2 200 واط في ظروف الاختبار القياسية ، ولكنها يمكن أن تنتج المزيد عندما تكون الشمس مرتفعة في السماء وستنتج أقل في الظروف الغائمة أو عندما تكون الشمس منخفض في السماء. في وسط كولورادو ، الذي يتلقى تعويضاً سنوياً يبلغ 5.5 كيلو واط في الساعة / م 2 / يوم (أو 230 واط / م 2) ، من المتوقع أن تنتج هذه اللوحة 440 كيلو واط في الساعة من الطاقة سنوياً. ومع ذلك ، في ولاية ميشيغان ، التي تستقبل فقط 3.8 كيلو واط / م 2 / يوم ، سينخفض ​​العائد السنوي للطاقة إلى 280 كيلووات في الساعة لنفس اللوحة. عند خطوط العرض الأوروبية الشمالية ، تكون الغلة أقل بكثير: 175 كيلووات ساعة من الطاقة السنوية في جنوب إنجلترا.

تؤثر عدة عوامل على قيمة كفاءة تحويل الخلية ، بما في ذلك كفاءة الانعكاس ، الكفاءة الديناميكية الحرارية ، كفاءة فصل جهاز الشحن ، قيم كفاءة التوصيل. ونظراً لصعوبة قياس هذه المعلمات بشكل مباشر ، يتم قياس المعلمات الأخرى بدلاً من ذلك ، بما في ذلك الكفاءة الكمية ونسبة المركبات العضوية المتطايرة وعامل التعبئة. يتم حساب خسائر الانعكاس بواسطة قيمة الكفاءة الكمية ، لأنها تؤثر على “الكفاءة الكمية الخارجية”. يتم حساب خسائر إعادة التركيب من خلال الكفاءة الكمية ونسبة المركبات العضوية المتطايرة وقيم معامل التعبئة. يتم حساب الخسائر المقاومة في الغالب من خلال قيمة عامل التعبئة ، ولكنها تساهم أيضًا في قيم الكفاءة الكمية وقيمة المركبات العضوية المتطايرة.

اعتبارا من ديسمبر 2014 ، تم تحقيق الرقم القياسي العالمي لكفاءة الخلايا الشمسية بنسبة 46.0 ٪ باستخدام الخلايا الشمسية المكثف متعددة الوصلات ، التي تم تطويرها من جهود التعاون من Soitec ، CEA-Leti ، فرنسا مع Fraunhofer ISE ، ألمانيا.

العوامل التي تؤثر على كفاءة تحويل الطاقة
تم توضيح العوامل المؤثرة على كفاءة تحويل الطاقة في ورقة تاريخية قام بها ويليام شوكلي وهانز كوييسير في عام 1961. انظر حدود شوكلي-كويساير لمزيد من التفاصيل.

الحد من الكفاءة الديناميكية الحرارية والحد لا حدود له
إذا كان لدى المرء مصدر للحرارة عند درجة حرارة Ts والحرارة المبردة بالوعة عند درجة حرارة Tc ، فإن القيمة القصوى الممكنة نظريًا لنسبة العمل (أو الطاقة الكهربائية) التي يتم الحصول عليها للحرارة الموردة هي 1-Tc / Ts ، ويعطى ذلك بواسطة محرك حراري Carnot . إذا أخذنا 6000 K لدرجة حرارة الشمس و 300 K للظروف المحيطة على الأرض ، فإن هذا يصل إلى 95٪. في عام 1981 ، أظهر ألكسيس دي فوس وهيرمان باولز أن هذا قابل للتحقيق مع كومة من عدد لا نهائي من الخلايا ذات فجوات في النطاق تتراوح من اللانهاية (أول خلية واجهتها الفوتونات الواردة) إلى الصفر ، مع وجود فولطية في كل خلية قريبة جدًا إلى جهد الدائرة المفتوحة ، يساوي 95٪ من فجوة النطاق لهذه الخلية ، ومع إشعاع أسود 6000 ك من كل الاتجاهات. ومع ذلك ، فإن كفاءة 95٪ التي يتم تحقيقها تعني أن الطاقة الكهربائية هي 95٪ من الكمية الصافية للضوء المستوعب – حيث أن المكدس يصدر إشعاعًا لأنه يحتوي على درجة حرارة غير صفرية ، ويجب أن يتم طرح هذا الإشعاع من الإشعاع الوارد عند حساب كمية الحرارة التي يتم نقلها والكفاءة. كما أنهم نظروا في المشكلة الأكثر ارتباطًا المتمثلة في زيادة خرج الطاقة إلى أقصى حد من أجل إضاءة كومة من جميع الاتجاهات بواسطة إشعاع أسود 6000 ك. في هذه الحالة ، يجب خفض الفولتية إلى أقل من 95٪ من فجوة النطاق (النسبة ليست ثابتة على جميع الخلايا). الحد الأقصى للكفاءة النظرية المحسوبة هو 86.8٪ لكومة عدد لا نهائي من الخلايا ، باستخدام إشعاع الشمس المركّز القادم. عندما يأتي الإشعاع الوارد فقط من مساحة من السماء بحجم الشمس ، ينخفض ​​حد الكفاءة إلى 68.7٪.

الكفاءة في نهاية المطاف
غير أن الأنظمة الكهروضوئية العادية لا تحتوي إلا على نقطة توصيل واحدة فقط ، وبالتالي فهي تخضع لحد أدنى من الكفاءة ، يسمى “الكفاءة القصوى” من قبل شوكلي وكويسر. لا تستطيع الفوتونات التي تحتوي على طاقة أقل من فجوة النطاق لمادة الامتصاص أن تولد زوجًا من فتحات الإلكترون ، لذلك لا يتم تحويل طاقتها إلى مخرج مفيد ، ولا تؤدي إلا إلى توليد الحرارة إذا تم امتصاصها. بالنسبة للفوتونات التي تحتوي على طاقة أعلى من طاقة فجوة النطاق ، يمكن تحويل جزء بسيط من الطاقة فوق فجوة النطاق إلى خرج مفيد. عندما يتم امتصاص فوتون ذو طاقة أكبر ، يتم تحويل الطاقة الزائدة فوق فجوة النطاق إلى طاقة حركية من توليفة الناقلة. يتم تحويل الطاقة الحركية الزائدة إلى حرارة من خلال تفاعلات الفونون حيث أن الطاقة الحركية للحاملات تبطئ إلى سرعة التوازن. تتميز الخلايا التقليدية الوحيدة الوصلة بحد أقصى من الكفاءة النظرية بنسبة 33.16٪.

تعمل الخلايا الشمسية ذات مواد امتصاص الفجوة متعددة النطاق على تحسين الكفاءة من خلال تقسيم الطيف الشمسي إلى حاويات أصغر حيث يكون حد الكفاءة الديناميكية الحرارية أعلى لكل حاوية.

كفائة ذرية
كما هو موضح أعلاه ، عندما يتم امتصاص الفوتون بواسطة خلية شمسية ، فإنه يمكن أن ينتج زوجًا من الثقوب الإلكترونية. قد تصل إحدى الناقلين إلى تقاطع pn وتسهم في التيار الذي تنتجه الخلية الشمسية ؛ ويقال أن مثل هذا الناقل يتم جمعها. أو ، إعادة دمج الناقلات مع أي مساهمة الصافية لخلية الحالية.

تشير الكفاءة الكمية إلى النسبة المئوية للفوتونات التي يتم تحويلها إلى تيار كهربائي (أي ، ناقلات مجمعة) عندما يتم تشغيل الخلية في ظل ظروف دارة قصيرة. تتضمن الفعالية الكمية “الخارجية” لخلية السليكون الشمسية تأثير الفواقد البصرية مثل الإرسال والانعكاس.

على وجه الخصوص ، يمكن اتخاذ بعض التدابير للحد من هذه الخسائر. يمكن تقليل خسائر الانعكاس ، التي يمكن أن تستأثر بنسبة تصل إلى 10٪ من إجمالي طاقة الحوادث ، بشكل كبير باستخدام تقنية تسمى texturization ، وهي طريقة تعويض الضوء التي تعدّل متوسط ​​مسار الضوء.

يتم التعبير عن كفاءة الكم بشكل مفيد للغاية كقياس طيفي (أي كدالة في طول موجة الفوتون أو الطاقة). بما أن بعض الأطوال الموجية يتم امتصاصها بشكل أكثر فعالية من غيرها ، فإن القياسات الطيفية للكفاءة الكمية يمكن أن تسفر عن معلومات قيمة عن جودة الجزء الأكبر من أشباه الموصلات والأسطح. الكفاءة الكمية وحدها ليست هي نفس كفاءة تحويل الطاقة الكلية ، لأنها لا تنقل معلومات حول جزء الطاقة الذي يتم تحويله بواسطة الخلية الشمسية.

أقصى نقطة للطاقة
قد تعمل الخلية الشمسية على نطاق واسع من الفولتية (V) والتيارات (I). من خلال زيادة الحمل المقاوم على خلية مشععة بشكل مستمر من الصفر (دائرة قصيرة) إلى قيمة عالية جدًا (دائرة مفتوحة) يمكن للمرء تحديد نقطة القوة القصوى ، وهي النقطة التي تزيد V × I ؛ وهذا هو ، الحمل الذي يمكن للخلية توفير أقصى قدر من الطاقة الكهربائية عند هذا المستوى من الإشعاع. (قوة الخرج هي صفر في كل من دائرة القصر والدائرة المفتوحة القصوى).

يمكن للخلية الشمسية السليكونية عالية الجودة ، عند درجة حرارة الخلية 25 درجة مئوية ، أن تنتج دائرة مفتوحة 0.60 فولت (VOC). درجة حرارة الخلية في ضوء الشمس الكامل ، حتى مع درجة حرارة الهواء 25 درجة مئوية ، من المحتمل أن تكون قريبة من 45 درجة مئوية ، مما يقلل من جهد الدائرة المفتوحة إلى 0.55 فولت لكل خلية. ينخفض ​​الجهد بشكل متواضع ، مع هذا النوع من الخلايا ، حتى يتم الوصول إلى تيار الدائرة القصيرة (ISC). يتم إنتاج الطاقة القصوى (مع درجة حرارة الخلية 45 درجة مئوية) مع 75٪ إلى 80٪ من جهد الدائرة المفتوحة (0.43 فولت في هذه الحالة) و 90٪ من تيار دائرة القصر. يمكن أن يصل هذا الناتج إلى 70٪ من منتج VOC x ISC. إن تيار الدائرة القصيرة (ISC) من الخلية يتناسب تقريبًا مع الإضاءة ، في حين أن جهد الدائرة المفتوحة (VOC) قد ينخفض ​​بنسبة 10٪ فقط مع انخفاض بنسبة 80٪ في الإضاءة. تتميز الخلايا الأقل جودة بانخفاض سريع في الجهد مع زيادة التيار ويمكن أن تنتج فقط 1/2 VOC عند 1/2 ISC. وبالتالي يمكن أن ينخفض ​​ناتج الطاقة القابل للاستخدام من 70٪ من منتج VOC x ISC إلى 50٪ أو حتى أقل من 25٪. أما البائعين الذين يقيّمون “طاقة” الخلايا الشمسية الخاصة بهم فقط ، لأن VOC x ISC ، دون منحنيات منحنيات الحمل ، يمكن أن يشوهوا أداءهم الفعلي بشكل خطير.

نقطة الطاقة القصوى للضوئية تختلف مع إضاءة الحادث. على سبيل المثال ، يقلل تراكم الغبار على الألواح الكهروضوئية من أقصى نقطة للطاقة. بالنسبة للأنظمة الكبيرة بما يكفي لتبرير المصاريف الإضافية ، فإن متعقب نقطة القوة القصوى يتتبع الطاقة الآنية من خلال قياس الجهد والتيار بشكل مستمر (وبالتالي نقل الطاقة) ، ويستخدم هذه المعلومات لضبط الحمل بشكل ديناميكي بحيث يتم دائمًا نقل الطاقة القصوى ، بغض النظر عن الاختلاف في الإضاءة.

عامل التعبئة
آخر مصطلح محدد في السلوك الكلي للخلية الشمسية هو عامل التعبئة (FF). هذا العامل هو مقياس لجودة الخلايا الشمسية. هذه هي القدرة المتوفرة عند نقطة الطاقة القصوى (Pm) مقسومة على جهد الدائرة المفتوحة (VOC) وتيار الدائرة القصيرة (ISC):

يمكن تمثيل عامل التعبئة بيانيا بواسطة المسح الرابع ، حيث تكون نسبة المناطق المستطيلة المختلفة.

يتأثر عامل التعبئة مباشرة بقيم سلسلة الخلية ومقاومة التحويلة وخسائر الثنائيات. تؤدي زيادة مقاومة التحويلة (Rsh) وتقليل مقاومة السلسلة (Rs) إلى عامل تعبئة أعلى ، مما يؤدي إلى زيادة الكفاءة ، وتقريب طاقة خرج الخلية أقرب إلى الحد الأقصى النظري.

تتراوح عوامل التعبئة النموذجية من 50٪ إلى 82٪. عامل التعبئة لخلية PV السيليكون الطبيعي هو 80 ٪.

مقارنة
تقاس كفاءة تحويل الطاقة بتقسيم الناتج الكهربائي بواسطة طاقة الضوء الساقط. وتشمل العوامل المؤثرة في المخرجات التوزيع الطيفي والتوزيع المكاني للقوة ودرجة الحرارة والحمل المقاوم. يستخدم معيار IEC 61215 لمقارنة أداء الخلايا وهو مصمم حول درجات الحرارة والظروف المعيارية (الأرضية والمعتدلة) (STC): إشعاع 1 kW / m2 ، توزيع طيفي قريب من الإشعاع الشمسي عبر AM (airmass) 1.5 و درجة حرارة الخلية 25 درجة مئوية. يختلف الحمل المقاوم حتى يتم الوصول إلى نقطة الذروة أو الحد الأقصى من الطاقة (MPP). يتم تسجيل الطاقة عند هذه النقطة على أنها Watt-peak (Wp). يتم استخدام نفس المعيار لقياس قوة وفعالية الوحدات الكهروضوئية.

كتلة الهواء يؤثر على الانتاج. في الفضاء ، حيث لا يوجد جو ، فإن طيف الشمس غير مفلتر نسبياً. ومع ذلك ، على الأرض ، يقوم الهواء بتصفية الضوء الوارد ، وتغيير الطيف الشمسي. يتراوح تأثير الترشيح من Air Mass 0 (AM0) في الفضاء إلى ما يقرب من الكتلة الهوائية 1.5 على الأرض. ينتج عن تضاعف الاختلافات الطيفية بالفعالية الكمية للخلية الشمسية المعنية الكفاءة. تكون الكفاءة الأرضية عادة أكبر من كفاءة الفضاء. على سبيل المثال ، يمكن لخلية شمسية من السليكون في الفضاء أن تحقق كفاءة بنسبة 14٪ عند AM0 ، ولكن 16٪ على الأرض في الساعة 1.5 صباحًا. ومع ذلك ، لاحظ أن عدد الفوتونات التي تحدث في الفضاء أكبر من ذلك بكثير ، وبالتالي فإن الخلية الشمسية قد تنتج طاقة أكبر في الفضاء ، على الرغم من انخفاض الكفاءة كما هو موضح من خلال نسبة مئوية مخفضة من إجمالي طاقة الحادث التي تم التقاطها.

تتراوح كفاءة الخلايا الشمسية من 6٪ للخلايا الشمسية المستندة إلى السيليكون غير المتبلور إلى 44.0٪ مع خلايا إنتاج متعددة الوصلات و 44.4٪ مع قوالب متعددة مجمعة في حزمة هجينة. إن كفاءة تحويل الطاقة الشمسية للخلايا الشمسية متعددة البلورية والمتوفرة تجاريًا تبلغ حوالي 14-19٪. لم تكن الخلايا ذات الكفاءة الأعلى هي الأكثر اقتصادية على الدوام – على سبيل المثال ، قد تكون الخلايا متعددة الوصلات ذات الفعالية العالية بنسبة 30٪ والمرتكزة على مواد غريبة مثل زرنيخيد ال gallاليوم أو سيلينيد الإنديوم الذي يتم إنتاجه عند حجم منخفض ، تكلف مائة مرة بقدر ما تكون السليكون غير المتبلور ذو الكفاءة 8٪. الخلية في الإنتاج الضخم ، في حين يسلم سوى أربعة أضعاف الناتج.

ومع ذلك ، هناك طريقة “لتعزيز” الطاقة الشمسية. من خلال زيادة شدة الضوء ، تزداد عادة ناقلات photogenerated ، وزيادة الكفاءة بنسبة تصل إلى 15 ٪. وقد بدأت هذه “أنظمة المكثفات” المزعومة تصبح منافسة من حيث التكلفة فقط نتيجة لتطوير خلايا GaA عالية الكفاءة. وعادة ما يتم تحقيق الزيادة في كثافة باستخدام البصريات المركزة. قد يستخدم نظام المكثف النموذجي شدة الضوء 6-400 مرة من الشمس ، ويزيد من كفاءة خلية GaAs واحدة من الشمس من 31٪ عند 1.5 إلى 35٪.

الطريقة الشائعة المستخدمة للتعبير عن التكاليف الاقتصادية هي حساب سعر لكل كيلوواط ساعة يتم تسليمها (كيلووات ساعة). إن كفاءة الخلايا الشمسية مع الإشعاع المتاح لها تأثير كبير على التكاليف ، ولكن بصفة عامة فإن كفاءة النظام ككل مهمة. وصلت الخلايا الشمسية المتاحة تجاريا (اعتبارا من عام 2006) كفاءات النظام بين 5 و 19 ٪.

تقترب أجهزة السيليكون البلورية غير المكتملة من كفاءة الحد النظري البالغة 29.43٪. في عام 2017 ، تم تحقيق كفاءة 26.63٪ في خلية غير متجانسة للسيليكون / البلورية السيليكونية التي تضع كلاً من الاتصالات الإيجابية والسلبية على ظهر الخلية.

استرداد الطاقة
يتم تعريف وقت استرداد الطاقة على أنه وقت الاسترداد المطلوب لتوليد الطاقة المستهلكة في تصنيع وحدة فلطائية ضوئية حديثة. في عام 2008 ، كان من المتوقع أن يتراوح من 1 إلى 4 سنوات حسب نوع الوحدة وموقعها. مع عمر نموذجي من 20 إلى 30 سنة ، يعني هذا أن الخلايا الشمسية الحديثة ستكون منتجة للطاقة الصافية ، أي أنها ستولد المزيد من الطاقة على مدى عمرها من الطاقة المستهلكة في إنتاجها. بشكل عام ، فإن تقنيات الأغشية الرقيقة ـ على الرغم من وجود كفاءات تحويل منخفضة نسبياً ـ تحقق أوقاتاً أقل بكثير في استرداد الطاقة مقارنةً بالأنظمة التقليدية (غالبًا & lt؛ 1 سنة).

في عام 2013 ، نشرت دراسة نشرت أن الأدبيات الحالية وجدت أن وقت رد الطاقة كان بين 0.75 و 3.5 سنة مع وجود خلايا غشاء رقيق في الطرف الأدنى وخلايا متعددة الخلايا لديها فترة استرداد من 1.5 إلى 2.6 سنة. قيمت مراجعة عام 2015 وقت استرداد الطاقة و EROI من الخلايا الشمسية الكهروضوئية. في هذه الدراسة الوصفية ، التي تستخدم عزلًا يبلغ 1700 كيلو واط في الساعة / م 2 / سنة وعمر النظام لمدة 30 عامًا ، تم العثور على تنسيق EROI متناسق بين 8.7 و 34.2. يعني متوسط ​​وقت استرداد الطاقة المتناسق من 1.0 إلى 4.1 سنوات. تحقق أجهزة السليكون البلورية متوسط ​​فترة استرداد الطاقة لعامين.

مثل أي تقنية أخرى ، فإن تصنيع الخلايا الشمسية يعتمد على وجود نظام تصنيع صناعي عالمي معقد ويفترض مسبقاً. وهذا لا يشمل فقط أنظمة التصنيع التي يتم حسابها عادةً في تقديرات الطاقة التصنيعية ، ولكن أنظمة التعدين الطارئة والتكرير والنقل العالمي ، فضلاً عن أنظمة الدعم الهامة الكثيرة الطاقة بما في ذلك التمويل والمعلومات والأنظمة الأمنية. إن عدم اليقين بشأن عنصر الطاقة هذا يعطي عدم يقين بشأن أي تقدير لأوقات الاسترداد المستمدة من هذا التقدير ، والتي يعتبرها البعض هامة.

الأساليب التقنية لتحسين الكفاءة

اختيار موصل شفاف الأمثل
إن الجانب المضيء لبعض أنواع الخلايا الشمسية ، والأغشية الرقيقة ، له فيلم موصل شفاف للسماح للضوء بالدخول إلى المادة النشطة وجمع ناقلات الشحنة المولدة. عادة ، يتم استخدام الأغشية ذات النفاذية العالية والموصلات الكهربائية العالية مثل أكسيد القصدير الإنديوم ، أو البوليمرات الموصلة أو شبكات توصيل أسلاك متناهية الصغر لهذا الغرض. هناك مفاضلة بين النفاذية العالية والتوصيل الكهربائي ، وبالتالي يجب أن يتم اختيار الكثافة المثلى لإجراء أسلاك دقيقة أو إجراء هيكل الشبكة لكفاءة عالية.

تعزيز تشتت الضوء في الطيف المرئي
من خلال تسليط الضوء على سطح استقبال الخلية مع ترصيع معدني بحجم نانو ، يمكن زيادة كفاءة الخلية بشكل كبير ، حيث يعكس الضوء هذه الأزرار في زاوية مائلة إلى الخلية ، مما يزيد من طول المسار الذي يستغرقه الضوء من خلال الخلية ، وبالتالي زيادة عدد الفوتونات التي تمتصها الخلية ، وكذلك كمية التيار المتولدة.

المواد الرئيسية المستخدمة في ترصيع النانو هي الفضة والذهب والألمنيوم ، على سبيل المثال لا الحصر. ومع ذلك ، فإن الذهب والفضة ليسا فعالين للغاية ، لأنهما يمتصان الكثير من الضوء في الطيف المرئي ، الذي يحتوي على معظم الطاقة الموجودة في ضوء الشمس ، مما يقلل من كمية الضوء التي تصل إلى الخلية. من ناحية أخرى ، يمتص الألمنيوم الإشعاع فوق البنفسجي فقط ، ويعكس الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء على حد سواء ، وبالتالي يتم تقليل فقدان الطاقة على هذه الجبهة. وبالتالي ، فإن الألومنيوم قادر على زيادة كفاءة الخلية بنسبة تصل إلى 22٪ (في ظروف المختبر).

التبريد الإشعاعي
تؤدي الزيادة في درجة حرارة الخلايا الشمسية عند حوالي 1 درجة مئوية إلى انخفاض الكفاءة بنحو 0.45٪. لمنع انخفاض الكفاءة بسبب التسخين ، يمكن تطبيق طبقة كريستال السيليكا شفافة بشكل واضح على الألواح الشمسية. تعمل طبقة السيليكا كجسم أسود حراري يصدر الحرارة كإشعاع تحت أحمر إلى الفضاء لتبريد الخلية بنسبة تصل إلى 13 درجة مئوية.

طلاء مضاد للانعكاس والقوام
يمكن أن يؤدي طلاء مضاد للانعكاس إلى تدخل أكثر تدميرا من موجات الضوء الساقط من الشمس. لذلك ، سيتم نقل جميع أشعة الشمس إلى الخلايا الضوئية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التركيب ، الذي يتم فيه تغيير سطح الخلية الشمسية بحيث يكون الضوء المنعكس يضرب السطح مرة أخرى ، هو أسلوب آخر يستخدم للحد من الانعكاس. يمكن إنشاء هذه الأسطح عن طريق الحفر أو باستخدام الطباعة الحجرية. تساعد إضافة سطح خلفي مسطح بالإضافة إلى تنسيق السطح الأمامي على تعويض الضوء داخل الخلية عن طول مسار بصري أطول.

التخميل على السطح الخلفي
في حين تم إجراء العديد من التحسينات على الجانب الأمامي من الخلايا الشمسية للإنتاج الضخم ، فإن السطح الخلفي للألمنيوم يعوق التحسينات في الكفاءة. لقد استفادت كفاءة العديد من الخلايا الشمسية من خلال إنشاء ما يسمى بالخاليج المرسلة والخلايا الخلفية (PERCs). يساعد الترسيب الكيميائي لطبقة طبقة التخميل العازلة في السطح الخلفي ، والتي تم تصنيعها أيضًا من طبقة رقيقة من السيليكا أو أكسيد الألومنيوم المغطى بغشاء نيتريد السيليكون ، على تحسين الكفاءة في خلايا السليكون الشمسية بأكثر من 1٪. هذا يساعد على زيادة كفاءة الخلية لمواد رقاقة Cz-Si التجارية إلى 20.2٪ وكفاءة الخلايا لشبه أحادي-سي إلى 19.9٪.

مواد رقيقة الأغشية
تعرض مواد الأغشية الرقيقة الكثير من الوعود للخلايا الشمسية من حيث التكاليف المنخفضة والقدرة على التكيف مع الهياكل والأطر القائمة في التكنولوجيا. ومع ذلك ، بما أن المواد رقيقة للغاية ، فإنها تفتقر إلى الامتصاص البصري الذي تمتلكه الخلايا الشمسية للمواد السائبة. في حين تم محاولة إجراء محاولات لتصحيح هذه المشكلة ، أكثر أهمية هو التركيز على إعادة تشكيل سطح فيلم رقيق. بما أن هذه هي عملية إعادة التركيب المهيمنة للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة النانوية ، فمن الأهمية بمكان لكفاءتها. يمكن أن تؤدي إضافة طبقة رقيقة رقيقة من ثاني أكسيد السيليكون إلى تقليل إعادة التركيب.