सौर सेल दक्षता

सौर सेल दक्षता सूरज की रोशनी के रूप में ऊर्जा के हिस्से को संदर्भित करती है जिसे फोटोवोल्टिक्स के माध्यम से बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है।

अक्षांश और जलवायु के संयोजन में, फोटोवोल्टिक प्रणाली में उपयोग की जाने वाली सौर कोशिकाओं की दक्षता, प्रणाली के वार्षिक ऊर्जा उत्पादन को निर्धारित करती है। उदाहरण के लिए, 20% दक्षता वाला एक सौर पैनल और 1 एम 2 का क्षेत्र मानक परीक्षण स्थितियों पर 200 डब्ल्यू का उत्पादन करेगा, लेकिन आकाश में सूर्य अधिक होने पर यह अधिक उत्पादन कर सकता है और बादलों की स्थिति में कम हो जाएगा या जब सूर्य आकाश में कम केंद्रीय कोलोराडो में, जो 5.5 किलोवाट / एम 2 / दिन (या 230W / एम 2) के वार्षिक विद्रोह प्राप्त करता है, ऐसे पैनल से प्रति वर्ष 440 किलोवाट ऊर्जा उत्पादन की उम्मीद की जा सकती है। हालांकि, मिशिगन में, जो केवल 3.8 किलोवाट / एम 2 / दिन प्राप्त करता है, उसी ऊर्जा के लिए वार्षिक ऊर्जा उपज 280 किलोवाट तक गिर जाएगी। अधिकतर उत्तरपूर्वी यूरोपीय अक्षांशों पर, पैदावार काफी कम हैं: दक्षिणी इंग्लैंड में 175 किलोवाट वार्षिक ऊर्जा उपज।

कई कारक सेल के रूपांतरण दक्षता मूल्य को प्रभावित करते हैं, जिसमें इसकी प्रतिबिंब क्षमता, थर्मोडायनामिक दक्षता, चार्ज कैरियर अलगाव दक्षता, और चालन दक्षता मूल्य शामिल हैं। चूंकि इन पैरामीटरों को सीधे मापना मुश्किल हो सकता है, इसके बजाय अन्य पैरामीटर मापा जाता है, जिसमें क्वांटम दक्षता, वीओसी अनुपात, और भरने का कारक शामिल है। परावर्तक हानि क्वांटम दक्षता मूल्य के हिसाब से होती है, क्योंकि वे “बाहरी क्वांटम दक्षता” को प्रभावित करते हैं। पुनर्मूल्यांकन नुकसान क्वांटम दक्षता, वीओसी अनुपात, और कारक मूल्य भरने के लिए जिम्मेदार हैं। प्रतिरोधी नुकसान मुख्य रूप से भरने वाले कारक मूल्य के लिए जिम्मेदार होते हैं, लेकिन क्वांटम दक्षता और वीओसी अनुपात मूल्यों में भी योगदान देते हैं।

दिसंबर 2014 तक, 46.0% पर सौर सेल दक्षता के लिए विश्व रिकॉर्ड को बहु-जंक्शन सांद्रता सौर कोशिकाओं का उपयोग करके हासिल किया गया था, सोएटेक, सीईए-लेटी, फ्रांस के सहयोग प्रयासों से विकसित फ्रैनोहोफर आईएसई, जर्मनी के साथ।

ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को प्रभावित करने वाले कारक
1 9 61 में विलियम शॉकले और हंस क्विसर द्वारा एक ऐतिहासिक पत्र में ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को प्रभावित करने वाले कारकों को विस्तारित किया गया था। अधिक जानकारी के लिए शॉकले-क्विसर सीमा देखें।

थर्मोडायनामिक दक्षता सीमा और अनंत-स्टैक सीमा
यदि तापमान टीसी पर तापमान टी और कूलर गर्मी सिंक पर गर्मी का स्रोत होता है, तो आपूर्ति की गर्मी में प्राप्त काम (या विद्युत शक्ति) के अनुपात के लिए अधिकतम सैद्धांतिक रूप से संभव मूल्य 1-टीसी / टीएस है, जो कार्नाट ताप इंजन द्वारा दिया जाता है । यदि हम सूर्य के तापमान के लिए 6000 के लिए और पृथ्वी पर परिवेश की स्थितियों के लिए 300 के लिए लेते हैं, तो यह 95% आता है। 1 9 81 में, एलेक्सिस डी वोस और हरमन पॉउल्स ने दिखाया कि यह अनंत कोशिका (आने वाली फोटोनों द्वारा सामने आने वाली पहली कोशिकाओं) से लेकर बैंड तक अंतराल की संख्या के साथ एक अनंत संख्या में कोशिकाओं के ढेर के साथ प्राप्त किया जा सकता है, प्रत्येक सेल में वोल्टेज बहुत करीब है ओपन सर्किट वोल्टेज के लिए, उस सेल के बैंड अंतराल के 95% के बराबर, और 6000 के ब्लैकबीड विकिरण सभी दिशाओं से आ रहा है। हालांकि, इस प्रकार हासिल की गई 9 5% दक्षता का मतलब है कि विद्युत शक्ति शुद्ध अवशोषित प्रकाश की 9 5% है – स्टैक विकिरण उत्सर्जित करता है क्योंकि इसमें शून्य-शून्य तापमान होता है, और इस विकिरण को आने वाले विकिरण से घटाना होता है जब गणना की जाती है हस्तांतरण गर्मी की मात्रा और दक्षता। उन्होंने 6000 के ब्लैकबीड विकिरण द्वारा सभी दिशाओं से प्रकाशित होने वाले ढेर के लिए बिजली उत्पादन को अधिकतम करने की अधिक प्रासंगिक समस्या भी माना। इस मामले में, वोल्टेज को बैंड अंतराल के 95% से कम तक कम किया जाना चाहिए (प्रतिशत सभी कोशिकाओं पर स्थिर नहीं है)। आने वाली केंद्रित सूरज की रोशनी विकिरण का उपयोग करते हुए अधिकतम सैद्धांतिक दक्षता की गणना कोशिकाओं की अनंत संख्या के ढेर के लिए 86.8% है। जब आने वाली विकिरण आकाश के आकार से सूर्य के आकार से आता है, तो दक्षता सीमा 68.7% तक गिर जाती है।

अंतिम दक्षता
सामान्य फोटोवोल्टिक सिस्टम में हालांकि केवल एक पीएन जंक्शन होता है और इसलिए कम दक्षता सीमा के अधीन होता है, जिसे शॉकली और क्विसर द्वारा “अंतिम दक्षता” कहा जाता है। अवशोषक सामग्री के बैंड अंतर के नीचे एक ऊर्जा वाले फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी उत्पन्न नहीं कर सकते हैं, इसलिए उनकी ऊर्जा को उपयोगी आउटपुट में परिवर्तित नहीं किया जाता है, और अवशोषित होने पर ही गर्मी उत्पन्न होती है। बैंड अंतराल ऊर्जा के ऊपर ऊर्जा के साथ फोटॉन के लिए, बैंड अंतराल के ऊपर ऊर्जा का केवल एक अंश उपयोगी आउटपुट में परिवर्तित किया जा सकता है। जब अधिक ऊर्जा का एक फोटोन अवशोषित होता है, तो बैंड अंतराल के ऊपर अतिरिक्त ऊर्जा वाहक संयोजन की गतिशील ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। अतिरिक्त गतिशील ऊर्जा को फोनन इंटरैक्शन के माध्यम से गर्मी में परिवर्तित कर दिया जाता है क्योंकि वाहक की गतिशील ऊर्जा संतुलन वेग में धीमा हो जाती है। पारंपरिक एकल जंक्शन कोशिकाओं की अधिकतम सैद्धांतिक दक्षता 33.16% है।

कई बैंड अंतराल अवशोषक सामग्री वाले सौर कोशिकाएं सौर स्पेक्ट्रम को छोटे डिब्बे में विभाजित करके दक्षता में सुधार करती हैं जहां प्रत्येक बिन के लिए थर्मोडायनामिक दक्षता सीमा अधिक होती है।

क्वांटम दक्षता
जैसा कि ऊपर वर्णित है, जब एक सौर सेल द्वारा एक फोटॉन अवशोषित किया जाता है तो यह इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी उत्पन्न कर सकता है। वाहक में से एक पीएन जंक्शन तक पहुंच सकता है और सौर सेल द्वारा उत्पादित वर्तमान में योगदान देता है; ऐसा वाहक एकत्रित किया जाता है। या, वाहक सेल वर्तमान में कोई शुद्ध योगदान के साथ recombine।

क्वांटम दक्षता उन फोटॉनों के प्रतिशत को संदर्भित करती है जो विद्युत प्रवाह (यानी एकत्रित वाहक) में परिवर्तित होते हैं जब सेल शॉर्ट सर्किट स्थितियों के तहत संचालित होता है। एक सिलिकॉन सौर सेल की “बाहरी” क्वांटम दक्षता में ऑप्टिकल नुकसान जैसे ट्रांसमिशन और प्रतिबिंब का प्रभाव शामिल है।

विशेष रूप से, इन हानियों को कम करने के लिए कुछ उपाय किए जा सकते हैं। प्रतिबिंब हानि, जो कुल घटना ऊर्जा के 10% तक का खाता हो सकती है, को टेक्स्टराइजेशन नामक तकनीक का उपयोग करके नाटकीय रूप से कम किया जा सकता है, एक हल्की फँसाने वाली विधि जो औसत प्रकाश पथ को संशोधित करती है।

क्वांटम दक्षता सबसे उपयोगी रूप से वर्णक्रमीय माप के रूप में व्यक्त की जाती है (यानी, फोटॉन तरंगदैर्ध्य या ऊर्जा के एक समारोह के रूप में)। चूंकि कुछ तरंग दैर्ध्य दूसरों की तुलना में अधिक प्रभावी ढंग से अवशोषित होते हैं, इसलिए क्वांटम दक्षता के वर्णक्रमीय माप अर्धचालक थोक और सतहों की गुणवत्ता के बारे में मूल्यवान जानकारी प्राप्त कर सकते हैं। अकेले क्वांटम दक्षता समग्र ऊर्जा रूपांतरण दक्षता के समान नहीं है, क्योंकि यह सौर सेल द्वारा परिवर्तित की गई शक्ति के अंश के बारे में जानकारी नहीं बताती है।

अधिकतम पावर प्वाइंट
एक सौर सेल वोल्टेज (वी) और धाराओं (I) की एक विस्तृत श्रृंखला पर काम कर सकता है। शून्य से एक विकिरणित सेल पर प्रतिरोधी भार को बढ़ाकर (एक शॉर्ट सर्किट) एक बहुत ही उच्च मूल्य (एक खुला सर्किट) से अधिकतम कोई अधिकतम पावर प्वाइंट निर्धारित कर सकता है, जो बिंदु V × I को अधिकतम करता है; यही वह भार है जिसके लिए सेल विकिरण के उस स्तर पर अधिकतम विद्युत शक्ति प्रदान कर सकता है। (आउटपुट पावर शॉर्ट सर्किट और ओपन सर्किट चरम दोनों में शून्य है)।

एक उच्च गुणवत्ता, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर सेल, 25 डिग्री सेल्सियस सेल तापमान पर, 0.60 वी ओपन सर्किट (वीओसी) का उत्पादन कर सकता है। पूर्ण सूर्यप्रकाश में सेल तापमान, यहां तक ​​कि 25 डिग्री सेल्सियस हवा के तापमान के साथ, 45 डिग्री सेल्सियस के करीब होगा, खुले सर्किट वोल्टेज को प्रति सेल 0.55 वी तक कम कर देगा। वोल्टेज इस प्रकार के सेल के साथ मामूली रूप से गिरता है, जब तक शॉर्ट-सर्किट वर्तमान संपर्क नहीं किया जाता है (आईएससी)। अधिकतम शक्ति (45 डिग्री सेल्सियस सेल तापमान के साथ) आमतौर पर ओपन-सर्किट वोल्टेज के 75% से 80% (इस मामले में 0.43 वी) और शॉर्ट-सर्किट वर्तमान का 90% के साथ उत्पादित किया जाता है। यह आउटपुट वीओसी एक्स आईएससी उत्पाद का 70% तक हो सकता है। एक सेल से शॉर्ट-सर्किट वर्तमान (आईएससी) रोशनी के लगभग आनुपातिक है, जबकि ओपन-सर्किट वोल्टेज (वीओसी) रोशनी में 80% ड्रॉप के साथ केवल 10% गिर सकता है। कम गुणवत्ता वाले कोशिकाओं में वोल्टेज में तेजी से गिरावट के साथ तेजी से गिरावट आई है और 1/2 आईएससी पर केवल 1/2 वीओसी उत्पन्न कर सकता है। उपयोग योग्य बिजली उत्पादन इस प्रकार वीओसी एक्स आईएससी उत्पाद का 70% से 50% या यहां तक ​​कि 25% तक कम हो सकता है। वेंडर्स जो अपने सौर सेल “पावर” को केवल वीओसी एक्स आईएससी के रूप में लोड वक्र दिए बिना रेट करते हैं, उनके वास्तविक प्रदर्शन को गंभीर रूप से विकृत कर सकते हैं।

फोटोवोल्टिक का अधिकतम पावर प्वाइंट घटना रोशनी के साथ भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, फोटोवोल्टिक पैनलों पर धूल का संचय अधिकतम पावर प्वाइंट कम कर देता है। अतिरिक्त व्यय को औचित्य देने के लिए पर्याप्त प्रणालियों के लिए, अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकर लगातार वोल्टेज और वर्तमान (और इसलिए, पावर ट्रांसफर) को मापकर तात्कालिक शक्ति को ट्रैक करता है, और लोड को गतिशील रूप से समायोजित करने के लिए इस जानकारी का उपयोग करता है ताकि अधिकतम शक्ति हमेशा स्थानांतरित हो , प्रकाश में भिन्नता के बावजूद।

कारक भरने
एक सौर सेल के समग्र व्यवहार में एक और परिभाषित शब्द भरने का कारक (एफएफ) है। यह कारक सौर सेल की गुणवत्ता का एक उपाय है। यह खुली सर्किट वोल्टेज (वीओसी) और शॉर्ट सर्किट वर्तमान (आईएससी) द्वारा विभाजित अधिकतम पावर प्वाइंट (पीएम) पर उपलब्ध शक्ति है:

आईवी स्वीप द्वारा भरने वाले कारक को ग्राफिकल रूप से दर्शाया जा सकता है, जहां यह विभिन्न आयताकार क्षेत्रों का अनुपात है।

भरने का कारक सीधे सेल की श्रृंखला, शंट प्रतिरोध और डायोड नुकसान के मूल्यों से प्रभावित होता है। शंट प्रतिरोध (आरएसएस) में वृद्धि और श्रृंखला प्रतिरोध (रुपये) को कम करने से उच्च भरने वाले कारक होते हैं, इस प्रकार अधिक दक्षता होती है, और सेल की आउटपुट पावर को इसके सैद्धांतिक अधिकतम के करीब लाती है।

विशिष्ट भरने के कारक 50% से 82% तक हैं। एक सामान्य सिलिकॉन पीवी सेल के लिए भरने का कारक 80% है।

तुलना
ऊर्जा रूपांतरण दक्षता घटना प्रकाश बिजली द्वारा विद्युत उत्पादन को विभाजित करके मापा जाता है। आउटपुट को प्रभावित करने वाले कारकों में स्पेक्ट्रल वितरण, बिजली, तापमान और प्रतिरोधी भार का स्थानिक वितरण शामिल है। आईईसी मानक 61215 कोशिकाओं के प्रदर्शन की तुलना करने के लिए प्रयोग किया जाता है और मानक (स्थलीय, समशीतोष्ण) तापमान और शर्तों (एसटीसी) के आसपास डिजाइन किया गया है: 1 किलोवाट / एम 2 की अपरिवर्तनीयता, 1.5 के एएम (वायुमार्ग) के माध्यम से सौर विकिरण के करीब एक वर्णक्रमीय वितरण एक सेल तापमान 25 डिग्री सेल्सियस। प्रतिरोधी भार चरम या अधिकतम पावर प्वाइंट (एमपीपी) हासिल होने तक भिन्न होता है। इस बिंदु पर बिजली वाट-पीक (डब्ल्यूपी) के रूप में दर्ज की जाती है। पीवी मॉड्यूल की शक्ति और दक्षता को मापने के लिए एक ही मानक का उपयोग किया जाता है।

वायु द्रव्यमान उत्पादन को प्रभावित करता है। अंतरिक्ष में, जहां कोई वातावरण नहीं है, सूरज का स्पेक्ट्रम अपेक्षाकृत unfiltered है। हालांकि, पृथ्वी पर, हवा आने वाली रोशनी को फ़िल्टर करती है, सौर स्पेक्ट्रम को बदलती है। फ़िल्टरिंग प्रभाव अंतरिक्ष में वायु मास 0 ​​(एएम 0) से लेकर पृथ्वी पर लगभग वायु द्रव्यमान 1.5 तक है। प्रश्न में सौर सेल की क्वांटम दक्षता द्वारा वर्णक्रमीय मतभेदों को गुणा करने से दक्षता उत्पन्न होती है। स्थलीय क्षमता आमतौर पर अंतरिक्ष क्षमता से अधिक होती है। उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष में एक सिलिकॉन सौर सेल में AM0 पर 14% की दक्षता हो सकती है, लेकिन पृथ्वी पर 16% AM 1.5 पर हो सकती है। नोट, हालांकि, अंतरिक्ष में घटना फोटोनों की संख्या काफी बड़ी है, इसलिए सौर सेल अंतरिक्ष में काफी अधिक बिजली का उत्पादन कर सकता है, कम दक्षता के बावजूद, कुल घटना ऊर्जा पर कब्जा कर लिया गया प्रतिशत कम प्रतिशत द्वारा दर्शाया गया है।

सौर कोशिका क्षमता असंगत सिलिकॉन आधारित सौर कोशिकाओं के लिए 6% से भिन्न होती है, जिसमें कई जंक्शन उत्पादन कोशिकाओं के साथ 44.0% और 44.4% कई हाइब्रिड पैकेज में इकट्ठे होते हैं। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मल्टीक्रिस्टलाइन सी सौर कोशिकाओं के लिए सौर सेल ऊर्जा रूपांतरण क्षमता लगभग 14-19% है। उच्चतम दक्षता कोशिकाएं हमेशा सबसे किफायती नहीं होती हैं – उदाहरण के लिए कम मात्रा में उत्पादित गैलियम आर्सेनाइड या इंडियम सेलेनाइड जैसे विदेशी सामग्रियों पर आधारित 30% कुशल बहुआयामी सेल अच्छी तरह से एक सौ गुना अधिक 8% कुशल असफ़ल सिलिकॉन बड़े पैमाने पर उत्पादन में सेल, जबकि आउटपुट केवल चार गुना वितरण।

हालांकि, सौर ऊर्जा को “बढ़ावा देने” का एक तरीका है। प्रकाश तीव्रता में वृद्धि करके, आम तौर पर फोटोजनेरेटेड वाहक बढ़ते हैं, 15% तक दक्षता में वृद्धि होती है। इन तथाकथित “सांद्रता प्रणाली” ने उच्च दक्षता GaAs कोशिकाओं के विकास के परिणामस्वरूप केवल लागत-प्रतिस्पर्धी बनना शुरू कर दिया है। तीव्रता में वृद्धि आमतौर पर ध्यान केंद्रित ऑप्टिक्स का उपयोग करके पूरा किया जाता है। एक ठेठ सांद्रता प्रणाली सूर्य की तीव्रता 6-400 बार उपयोग कर सकती है, और एक सूरज GaAs सेल की दक्षता में 31% से AM 1.5 से 35% तक बढ़ सकती है।

आर्थिक लागत को व्यक्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक आम विधि प्रति किलो किलोवाट-घंटे (केडब्ल्यूएच) की कीमत की गणना करना है। उपलब्ध विकिरण के साथ संयोजन में सौर सेल दक्षता लागत पर एक बड़ा प्रभाव डालती है, लेकिन आमतौर पर समग्र प्रणाली दक्षता बोलना महत्वपूर्ण है। वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध सौर कोशिकाओं (2006 तक) 5 और 1 9% के बीच सिस्टम क्षमता तक पहुंच गईं।

Undoped क्रिस्टलीय सिलिकॉन डिवाइस सैद्धांतिक सीमित दक्षता 29.43% की ओर आ रहे हैं। 2017 में, एक असंगत सिलिकॉन / क्रिस्टलीय सिलिकॉन हेटरोज़ंक्शन सेल में 26.63% की दक्षता हासिल की गई थी जो सेल के पीछे सकारात्मक और नकारात्मक दोनों संपर्क रखती थी।

ऊर्जा का भुगतान
ऊर्जा भुगतान समय को आधुनिक फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के निर्माण के लिए खर्च की गई ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए आवश्यक रिकवरी समय के रूप में परिभाषित किया जाता है। 2008 में मॉड्यूल प्रकार और स्थान के आधार पर यह 1 से 4 साल तक होने का अनुमान लगाया गया था। 20 से 30 वर्षों के सामान्य जीवनकाल के साथ, इसका मतलब है कि आधुनिक सौर कोशिकाएं शुद्ध ऊर्जा उत्पादक होंगी, यानी वे अपने जीवनकाल में अधिक ऊर्जा उत्पन्न करेंगे, जिससे उन्हें उत्पादन में खर्च की गई ऊर्जा की तुलना में अधिक ऊर्जा मिलेगी। आम तौर पर, पतली फिल्म प्रौद्योगिकियों-तुलनात्मक रूप से कम रूपांतरण क्षमता होने के बावजूद- परंपरागत प्रणालियों (अक्सर & lt; 1 वर्ष) की तुलना में काफी कम ऊर्जा भुगतान समय प्राप्त करते हैं।

2013 में प्रकाशित एक अध्ययन जिसमें मौजूदा साहित्य में पाया गया था कि ऊर्जा का भुगतान समय 0.75 और 3.5 साल के बीच था, पतली फिल्म कोशिकाओं के निचले सिरे पर और बहु-सी-कोशिकाओं में 1.5-2.6 साल का भुगतान समय था। 2015 की समीक्षा ने ऊर्जा भुगतान समय और सौर फोटोवोल्टिक्स के ईआरओआई का आकलन किया। इस मेटा अध्ययन में, जो 1700 केडब्ल्यूएच / एम 2 / वर्ष और 30 साल के सिस्टम जीवनकाल के विद्रोह का उपयोग करता है, इसका मतलब है कि 8.7 और 34.2 के बीच सामंजस्यपूर्ण ईआरओआई पाए गए। औसत सामंजस्यपूर्ण ऊर्जा भुगतान समय 1.0 से 4.1 वर्ष तक भिन्न होता है। क्रिस्टलीय सिलिकॉन डिवाइस औसतन 2 साल की ऊर्जा भुगतान अवधि प्राप्त करते हैं।

किसी भी अन्य तकनीक की तरह, सौर सेल निर्माण एक जटिल वैश्विक औद्योगिक विनिर्माण प्रणाली के अस्तित्व पर निर्भर करता है और उसका अनुमान लगाता है। इसमें न केवल फैब्रिकेशन सिस्टम शामिल हैं जो आमतौर पर विनिर्माण ऊर्जा के अनुमानों के लिए जिम्मेदार होते हैं, लेकिन आकस्मिक खनन, परिष्करण और वैश्विक परिवहन प्रणाली, साथ ही अन्य ऊर्जा गहन महत्वपूर्ण समर्थन प्रणालियों, वित्त, सूचना और सुरक्षा प्रणालियों सहित। उस ऊर्जा घटक की अनिश्चितता उस अनुमान से प्राप्त भुगतान समय के किसी भी अनुमान पर अनिश्चितता प्रदान करती है, जिसे कुछ महत्वपूर्ण माना जाता है।

दक्षता में सुधार के तकनीकी तरीकों

इष्टतम पारदर्शी कंडक्टर का चयन करना
कुछ प्रकार के सौर कोशिकाओं, पतली फिल्मों के प्रबुद्ध पक्ष में एक पारदर्शी संचालन फिल्म होती है ताकि प्रकाश सक्रिय सामग्री में प्रवेश करने और उत्पन्न चार्ज वाहक एकत्र करने की अनुमति मिल सके। आम तौर पर, उच्च ट्रांसमिशन और उच्च विद्युत चालन वाली फिल्मों जैसे इंडियम टिन ऑक्साइड, पॉलिमर का संचालन या नैनोवायर नेटवर्क का संचालन इस उद्देश्य के लिए किया जाता है। उच्च ट्रांसमिशन और विद्युत चालन के बीच एक व्यापार-बंद है, इस प्रकार उच्च दक्षता के लिए नैनोवायर आयोजित करने या नेटवर्क संरचना का संचालन करने का इष्टतम घनत्व चुना जाना चाहिए।

दृश्यमान स्पेक्ट्रम में प्रकाश बिखरने को बढ़ावा देना
नैनो के आकार के धातु स्टड के साथ सेल की प्रकाश प्राप्त करने वाली सतह को अस्तर करके, सेल की दक्षता में काफी वृद्धि हो सकती है, क्योंकि प्रकाश इन स्टड को कोशिका के एक तिरछे कोण पर प्रतिबिंबित करता है, जिससे प्रकाश की लंबाई बढ़ जाती है सेल के माध्यम से, जिससे कोशिका द्वारा अवशोषित फोटॉनों की संख्या बढ़ जाती है, और इसी तरह उत्पन्न होने वाली मात्रा भी होती है।

नैनो-स्टड के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य सामग्री चांदी, सोना और एल्यूमीनियम हैं, कुछ नाम हैं। हालांकि, सोने और चांदी बहुत कुशल नहीं हैं, क्योंकि वे दृश्यमान स्पेक्ट्रम में अधिकतर प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जिसमें सूर्य की रोशनी में मौजूद अधिकांश ऊर्जा होती है, जिससे कोशिका तक पहुंचने वाली प्रकाश की मात्रा कम हो जाती है। दूसरी ओर, एल्यूमीनियम केवल पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करता है, और दृश्यमान और इन्फ्रा-लाल दोनों प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है, इसलिए उस मोर्चे पर ऊर्जा हानि कम हो जाती है। इसलिए एल्यूमीनियम 22% तक (लैब की स्थिति में) सेल की दक्षता में वृद्धि करने में सक्षम है।

रेडिएटिव कूलिंग
लगभग 1 डिग्री सेल्सियस के सौर सेल तापमान में वृद्धि से 0.45% की दक्षता में कमी आती है। हीटिंग के कारण कम दक्षता को रोकने के लिए, सौर पैनल पर एक स्पष्ट रूप से पारदर्शी सिलिका क्रिस्टल परत लागू की जा सकती है। सिलिका परत थर्मल ब्लैक बॉडी के रूप में कार्य करती है जो कोशिका को इन्फ्रारेड विकिरण के रूप में गर्मी को 13 डिग्री सेल्सियस तक सेल ठंडा करने में उत्सर्जित करती है।

Antireflective कोटिंग्स और बनावट
Antireflective कोटिंग्स सूर्य से घटना प्रकाश प्रकाश तरंगों के अधिक विनाशकारी हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप हो सकता है। इसलिए, सभी सूरज की रोशनी फोटोवोल्टिक में फैल जाएगी। इसके अतिरिक्त, texturizing, जिसमें एक सौर सेल की सतह बदल जाती है ताकि प्रतिबिंबित प्रकाश सतह पर फिर से हमला कर सके, प्रतिबिंब को कम करने के लिए एक और तकनीक का उपयोग किया जाता है। इन सतहों को नक़्क़ाशी या लिथोग्राफी का उपयोग करके बनाया जा सकता है। सामने की सतह को texturizing के अलावा एक फ्लैट पिछली सतह जोड़ना लंबे ऑप्टिकल पथ लंबाई के लिए सेल के भीतर प्रकाश को फंसाने में मदद करता है।

रियर-सतह निष्क्रियता
जबकि बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए सौर कोशिकाओं के सामने की तरफ कई सुधार किए गए हैं, एल्यूमीनियम की पिछली सतह दक्षता में सुधार वापस रख रही है। तथाकथित, निष्क्रिय उत्सर्जक और पीछे की कोशिकाओं (पीआरसी) बनाकर कई सौर कोशिकाओं की दक्षता लाभान्वित हुई है। एक पीछे की सतह ढांकता हुआ निष्क्रियता परत ढेर का रासायनिक जमावट जो सिलिकॉन नाइट्राइड फिल्म के साथ शीर्ष पर पतली सिलिका या एल्यूमीनियम ऑक्साइड फिल्म से बना है, सिलिकॉन सौर कोशिकाओं में 1% से अधिक दक्षता में सुधार करने में मदद करता है। यह व्यावसायिक सीज़-सी वेफर सामग्री के लिए 20.2% तक सेल दक्षता बढ़ाने और अर्ध-मोनो-सी के लिए सेल दक्षता रिकॉर्ड 19.9% ​​तक बढ़ाने में मदद करता है।

पतली फिल्म सामग्री
पतली फिल्म सामग्री मौजूदा संरचनाओं और प्रौद्योगिकी में ढांचे के लिए कम लागत और अनुकूलता के मामले में सौर कोशिकाओं के लिए बहुत से वादे दिखाती है। हालांकि, चूंकि सामग्री इतनी पतली है, इसलिए ऑप्टिकल अवशोषण की कमी है कि थोक सामग्री सौर कोशिकाओं में है। जबकि इस समस्या को सही करने का प्रयास किया गया है, पतली फिल्म सतह पुनर्मूल्यांकन पर ध्यान केंद्रित करना अधिक महत्वपूर्ण है। चूंकि यह नैनोस्केल पतली फिल्म सौर कोशिकाओं की प्रमुख पुनर्संरचना प्रक्रिया है, इसलिए यह उनकी दक्षता के लिए महत्वपूर्ण है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड की एक निष्क्रिय पतली परत जोड़ने से पुनर्मूल्यांकन कम हो सकता है।