सौर सेल अनुसंधान

वर्तमान में दुनिया भर में विश्वविद्यालयों और शोध संस्थानों में फोटोवोल्टिक्स के क्षेत्र में सक्रिय कई शोध समूह हैं। इस शोध को तीन क्षेत्रों में वर्गीकृत किया जा सकता है: मौजूदा ऊर्जा सौर कोशिकाओं को सस्ता और / या अन्य ऊर्जा स्रोतों के साथ प्रभावी रूप से प्रतिस्पर्धा करने के लिए अधिक कुशल बनाना; नए सौर सेल वास्तुशिल्प डिजाइन के आधार पर नई प्रौद्योगिकियों का विकास; और प्रकाश ऊर्जा से विद्युत प्रवाह या हल्के अवशोषक और चार्ज वाहक में अधिक कुशल ऊर्जा कन्वर्टर्स के रूप में कार्य करने के लिए नई सामग्री विकसित करना।

सिलिकॉन प्रसंस्करण
लागत को कम करने का एक तरीका है सिलिकॉन प्राप्त करने के सस्ता तरीके विकसित करना जो पर्याप्त शुद्ध है। सिलिकॉन एक बहुत ही आम तत्व है, लेकिन आमतौर पर सिलिका, या सिलिका रेत में बंधे होते हैं। सिलिकॉन का उत्पादन करने के लिए सिलिका (SiO2) प्रसंस्करण एक बहुत ही उच्च ऊर्जा प्रक्रिया है – वर्तमान क्षमताओं पर, पारंपरिक सौर कोशिका के लिए सिलिकॉन बनाने के लिए जितनी ऊर्जा उत्पन्न होती है, उतना ऊर्जा उत्पन्न करने में एक से दो साल लगते हैं। संश्लेषण के अधिक ऊर्जा कुशल तरीके न केवल सौर उद्योग के लिए फायदेमंद हैं बल्कि पूरे सिलिकॉन प्रौद्योगिकी के आसपास के उद्योगों के लिए भी फायदेमंद हैं।

सिलिकॉन का वर्तमान औद्योगिक उत्पादन लगभग 1700 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर कार्बन (चारकोल) और सिलिका के बीच प्रतिक्रिया के माध्यम से होता है। इस प्रक्रिया में, कार्बोथर्मिक कमी के रूप में जाना जाता है, प्रत्येक टन सिलिकॉन (मेटलर्जिकल ग्रेड, लगभग 98% शुद्ध) लगभग 1.5 टन कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन के साथ उत्पादित होता है।

सॉलिड सिलिका को हल्के तापमान (800 से 900 डिग्री सेल्सियस) पर पिघला हुआ नमक स्नान में इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा सीधे सिलिकॉन में परिवर्तित किया जा सकता है। हालांकि यह नई प्रक्रिया सिद्धांत रूप में एफएफसी कैम्ब्रिज प्रक्रिया के समान है, जिसे पहली बार 1 99 6 के अंत में खोजा गया था, दिलचस्प प्रयोगशाला खोज यह है कि ऐसे इलेक्ट्रोलाइटिक सिलिकॉन छिद्रपूर्ण सिलिकॉन के रूप में है जो एक कण आकार के साथ आसानी से ठीक पाउडर में बदल जाता है कुछ माइक्रोमीटरों का, और इसलिए सौर सेल प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए नए अवसर प्रदान कर सकते हैं।

एक और दृष्टिकोण सिलिकॉन की मात्रा को कम करने और इस तरह की लागत को कम करने के लिए भी है, माइक्रोमैचिंग वेफर्स द्वारा बहुत पतली, लगभग पारदर्शी परतों में पारदर्शी वास्तुकला के कवरिंग के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इस तकनीक में एक सिलिकॉन वेफर लेना शामिल है, आमतौर पर 1 से 2 मिमी मोटा होता है, और वेफर में समांतर, ट्रांसवर्स स्लाइसों की भीड़ बनाते हैं, जिससे बड़ी संख्या में स्लीवर होते हैं जिनमें 50 माइक्रोमेटर की मोटाई होती है और चौड़ाई की मोटाई के बराबर होती है मूल वेफर इन स्लाइसों को 90 डिग्री घुमाया जाता है, ताकि मूल वेफर के चेहरे से संबंधित सतह स्लाइवर्स के किनारों बन जाए। नतीजा यह है कि, उदाहरण के लिए, एक 150 मिमी व्यास, 2 मिमी-मोटी वेफर जिसमें लगभग 175 सेमी 2 प्रति पक्ष का खुलासा सिलिकॉन सतह क्षेत्र होता है जिसमें लगभग 1000 स्लाइडर होते हैं जिसमें 100 मिमी × 2 मिमी × 0.1 मिमी के आयाम होते हैं, कुल मिलाकर लगभग 2000 सेमी 2 प्रति पक्ष के सिलिकॉन सतह क्षेत्र का खुलासा किया। इस घूर्णन के परिणामस्वरूप, वेफर के चेहरे पर विद्युतीय डोपिंग और संपर्क पारंपरिक वेफर कोशिकाओं के मामले में आगे और पीछे की बजाय स्लाइवर के किनारों पर स्थित होते हैं। कोशिका के सामने और पीछे दोनों (सेल को द्विपक्षीयता के रूप में जाना जाता है) से सेल संवेदनशील बनाने का दिलचस्प प्रभाव पड़ता है। इस तकनीक का उपयोग करके, एक सिलिकॉन वेफर 140 वाट पैनल बनाने के लिए पर्याप्त है, जबकि लगभग उसी बिजली उत्पादन के पारंपरिक मॉड्यूल के लिए आवश्यक 60 वेफर्स की तुलना में।

नैनोक्रिस्टलाइन सौर कोशिकाएं
ये संरचनाएं एक ही पतली फिल्म प्रकाश अवशोषक सामग्री का उपयोग करती हैं लेकिन इन्हें आंतरिक प्रतिबिंब बढ़ाने के लिए बहुत अधिक सतह क्षेत्र वाले प्रवाहकीय बहुलक या मेसोपोरस धातु ऑक्साइड के सहायक मैट्रिक्स पर अत्यधिक पतली अवशोषक के रूप में ओवरलैन किया जाता है (और इसलिए संभावना बढ़ जाती है प्रकाश अवशोषण का)। नैनोक्रिस्टल का उपयोग करने से किसी को नैनोमीटर के लम्बे पैमाने पर आर्किटेक्चर डिजाइन करने की अनुमति मिलती है, सामान्य उत्तेजना प्रसार की लंबाई। विशेष रूप से, सिंगल-नैनोक्रिस्टल (‘चैनल’) डिवाइस, इलेक्ट्रोड के बीच एकल पी-एन जंक्शनों की एक सरणी और लगभग एक प्रसार लंबाई की अवधि से अलग होती है, सौर कोशिकाओं और संभावित रूप से उच्च दक्षता के लिए एक नई वास्तुकला का प्रतिनिधित्व करती है।

पतली फिल्म प्रसंस्करण
वेन-आधारित सौर कोशिकाओं की तुलना में पतली फिल्म फोटोवोल्टिक कोशिकाएं महंगी कच्ची सामग्री (सिलिकॉन या अन्य प्रकाश अवशोषक) के 1% से भी कम का उपयोग कर सकती हैं, जिससे प्रति वाट चोटी की क्षमता में महत्वपूर्ण गिरावट आती है। दुनिया भर में कई शोध समूह सक्रिय रूप से विभिन्न पतली फिल्म दृष्टिकोणों और / या सामग्रियों का शोध कर रहे हैं।

ग्लास सबस्ट्रेट्स पर क्रिस्टलीय सिलिकॉन पतली फिल्मों में एक विशेष रूप से आशाजनक तकनीक है। यह तकनीक एक पतली फिल्म दृष्टिकोण का उपयोग करने की लागत बचत के साथ एक सौर सेल सामग्री (बहुतायत, गैर-विषाक्तता, उच्च दक्षता, दीर्घकालिक स्थिरता) के रूप में क्रिस्टलीय सिलिकॉन के फायदे को जोड़ती है।

पतली फिल्म सौर कोशिकाओं का एक और दिलचस्प पहलू सभी प्रकार की सामग्रियों पर कोशिकाओं को जमा करने की संभावना है, जिसमें लचीला सबस्ट्रेट्स (उदाहरण के लिए पीईटी) शामिल है, जो नए अनुप्रयोगों के लिए एक नया आयाम खोलता है।

मेटामोर्फिक मल्टीजंक्शन सौर सेल
दिसंबर 2014 तक, 46% 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।

राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) ने अपने मेटामोर्फिक मल्टीजंक्शन फोटोवोल्टिक सेल, एक अल्ट्रा-लाइट और लचीला सेल के लिए आर एंड डी मैगज़ीन के अनुसंधान एवं विकास 100 पुरस्कारों में से एक जीता जो सौर ऊर्जा को रिकॉर्ड दक्षता के साथ परिवर्तित करता है।

अल्ट्रा-लाइट, अत्यधिक कुशल सौर सेल एनआरईएल में विकसित किया गया था और अल्बुकर्क में केर्टलैंड वायुसेना बेस में वायुसेना अनुसंधान प्रयोगशालाओं अंतरिक्ष वाहन निदेशालय के साथ साझेदारी में अल्बुकर्क, एनएम के एकोर कॉर्प द्वारा व्यावसायीकरण किया जा रहा है।

यह प्रदर्शन, इंजीनियरिंग डिजाइन, संचालन और लागत में स्पष्ट फायदे के साथ सौर कोशिकाओं की एक नई श्रेणी का प्रतिनिधित्व करता है। दशकों से, पारंपरिक कोशिकाओं में समान क्रिस्टलीय संरचना वाले अर्धचालक पदार्थों के वेफर्स शामिल हैं। एक सीधा विन्यास में कोशिकाओं को बढ़कर उनके प्रदर्शन और लागत प्रभावशीलता को बाधित किया जाता है। इस बीच, कोशिकाएं जर्मेनियम से बने नीचे की परत के साथ कठोर, भारी और मोटी होती हैं।

नई विधि में, सेल उल्टा हो गया है। ये परतें अत्यधिक उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टल के साथ उच्च ऊर्जा सामग्री का उपयोग करती हैं, खासतौर पर सेल की ऊपरी परतों में जहां अधिकांश बिजली का उत्पादन होता है। सभी परतें परमाणु दूरी के जाली पैटर्न का पालन नहीं करती हैं। इसके बजाए, सेल में परमाणु अंतर की एक पूरी श्रृंखला शामिल है, जो सूरज की रोशनी के अधिक अवशोषण और उपयोग की अनुमति देती है। मोटी, कठोर जर्मेनियम परत को हटा दिया जाता है, जिससे सेल की लागत कम हो जाती है और इसका वजन 9 4% होता है। अपने सिर पर कोशिकाओं के पारंपरिक दृष्टिकोण को बदलकर, परिणाम एक अति-प्रकाश और लचीला सेल है जो सौर ऊर्जा को रिकॉर्ड दक्षता (326 सूरज एकाग्रता के तहत 40.8%) के साथ परिवर्तित करता है।

पॉलिमर प्रसंस्करण
प्रवाहकीय बहुलक का आविष्कार (जिसके लिए एलन हेगर, एलन जी। मैकडिर्मिड और हिदेकी शिरकावा को नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था) सस्ती प्लास्टिक पर आधारित बहुत सस्ती कोशिकाओं के विकास की ओर अग्रसर हो सकता है। हालांकि, कार्बनिक सौर कोशिकाएं आम तौर पर यूवी प्रकाश के संपर्क में गिरावट से ग्रस्त हैं, और इसलिए जीवनकाल है जो व्यवहार्य होने के लिए बहुत कम हैं। पॉलिमर में बांड, छोटे तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण के दौरान हमेशा तोड़ने के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। इसके अतिरिक्त, चार्ज करने वाले बहुलक में संयुग्मित डबल बॉन्ड सिस्टम, प्रकाश और ऑक्सीजन के साथ अधिक आसानी से प्रतिक्रिया करते हैं। इसलिए अधिकतर प्रवाहकीय बहुलक, अत्यधिक असंतृप्त और प्रतिक्रियाशील होने के कारण, वायुमंडलीय नमी और ऑक्सीकरण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, जिससे वाणिज्यिक अनुप्रयोगों को मुश्किल बना दिया जाता है।

नैनोपार्टिकल प्रसंस्करण
प्रायोगिक गैर-सिलिकॉन सौर पैनल क्वांटम हेटरोस्ट्रक्चर से बना सकते हैं, उदाहरण के लिए कार्बन नैनोट्यूब या क्वांटम डॉट्स, प्रवाहकीय बहुलक या मेसोपोरस धातु ऑक्साइड में एम्बेडेड। इसके अलावा, पारंपरिक सिलिकॉन सौर कोशिकाओं पर इन सामग्रियों में से कई की पतली फिल्में ऑप्टिकल युग्मन दक्षता को सिलिकॉन सेल में बढ़ा सकती हैं, जिससे समग्र दक्षता बढ़ जाती है। क्वांटम डॉट्स के आकार को बदलकर, विभिन्न तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करने के लिए कोशिकाओं को ट्यून किया जा सकता है। यद्यपि शोध अभी भी अपने बचपन में है, क्वांटम डॉट संशोधित फोटोवोल्टिक्स कई उत्तेजना पीढ़ी (एमईजी) के कारण 42% ऊर्जा रूपांतरण दक्षता तक पहुंचने में सक्षम हो सकता है।

एमआईटी शोधकर्ताओं ने एक तिहाई से सौर सेल दक्षता में सुधार के लिए एक वायरस का उपयोग करने का एक तरीका पाया है।

पारदर्शी कंडक्टर
कई नई सौर कोशिकाएं पारदर्शी पतली फिल्मों का उपयोग करती हैं जो विद्युत प्रभार के कंडक्टर भी हैं। शोध में उपयोग की जाने वाली प्रमुख प्रवाहकीय पतली फिल्म पारदर्शी प्रवाहकीय ऑक्साइड (संक्षेप में “टीसीओ”) हैं, और फ्लोराइन-डोप्ड टिन ऑक्साइड (एसएनओ 2: एफ, या “एफटीओ”), डोप्ड जिंक ऑक्साइड (उदाहरण: जेएनओ: अल), और इंडियम टिन ऑक्साइड (संक्षेप में “आईटीओ”)। इन प्रवाहकीय फिल्मों का उपयोग एलसीडी उद्योग में फ्लैट पैनल डिस्प्ले के लिए भी किया जाता है। एक टीसीओ का दोहरा कार्य प्रकाश को एक सब्सट्रेट विंडो से नीचे सक्रिय प्रकाश-अवशोषक सामग्री तक पारित करने की अनुमति देता है, और उस प्रकाश-अवशोषक सामग्री से दूर फोटोजनेरेटेड चार्ज कैरियर को परिवहन के लिए ओमिक संपर्क के रूप में भी कार्य करता है। वर्तमान टीसीओ सामग्री अनुसंधान के लिए प्रभावी हैं, लेकिन शायद बड़े पैमाने पर फोटोवोल्टिक उत्पादन के लिए अभी तक अनुकूलित नहीं हैं। उन्हें उच्च वैक्यूम पर बहुत विशेष जमा करने की स्थितियों की आवश्यकता होती है, वे कभी-कभी खराब यांत्रिक शक्ति से पीड़ित होते हैं, और अधिकांश स्पेक्ट्रम के अवरक्त हिस्से में खराब ट्रांसमिशन होते हैं (उदाहरण: आईटीओ पतली फिल्मों को एयरप्लेन विंडो में इन्फ्रारेड फ़िल्टर के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है)। ये कारक बड़े पैमाने पर विनिर्माण को अधिक महंगा बनाते हैं।

जैविक सौर कोशिकाओं के लिए एक पारदर्शी कंडक्टर के रूप में कार्बन नैनोट्यूब नेटवर्क का उपयोग करके एक अपेक्षाकृत नया क्षेत्र उभरा है। नैनोट्यूब नेटवर्क लचीले होते हैं और विभिन्न तरीकों से सतहों पर जमा किए जा सकते हैं। कुछ उपचार के साथ, नैनोट्यूब फिल्में इन्फ्रारेड, संभवतः सक्षम कम-बैंडगैप सौर कोशिकाओं को सक्षम करने में अत्यधिक पारदर्शी हो सकती हैं। नैनोट्यूब नेटवर्क पी-प्रकार कंडक्टर हैं, जबकि पारंपरिक पारदर्शी कंडक्टर विशेष रूप से एन-प्रकार हैं। पी-प्रकार पारदर्शी कंडक्टर की उपलब्धता से नए सेल डिज़ाइन हो सकते हैं जो विनिर्माण को सरल बनाते हैं और दक्षता में सुधार करते हैं।

सिलिकॉन वेफर आधारित सौर कोशिकाओं
नई और विदेशी सामग्रियों का उपयोग करके बेहतर सौर कोशिकाओं को बनाने के कई प्रयासों के बावजूद, वास्तविकता यह है कि फोटोवोल्टिक्स बाजार अभी भी सिलिकॉन वेफर-आधारित सौर कोशिकाओं (पहली पीढ़ी के सौर कोशिकाओं) का प्रभुत्व है। इसका मतलब है कि अधिकांश सौर सेल निर्माता वर्तमान में इस प्रकार के सौर कोशिकाओं का उत्पादन करने के लिए सुसज्जित हैं। नतीजतन, दुनिया भर में अनुसंधान का एक बड़ा हिस्सा कम लागत पर सिलिकॉन वेफर आधारित सौर कोशिकाओं का निर्माण करने और उत्पादन लागत में अत्यधिक वृद्धि के बिना रूपांतरण क्षमता बढ़ाने के लिए किया जा रहा है। वेफर-आधारित और वैकल्पिक फोटोवोल्टिक दोनों अवधारणाओं के लिए अंतिम लक्ष्य वर्तमान में बाजार-प्रमुख कोयले, प्राकृतिक गैस और परमाणु ऊर्जा के मुकाबले सौर ऊर्जा का उत्पादन करना है ताकि इसे प्रमुख प्राथमिक ऊर्जा स्रोत बनाया जा सके। इसे प्राप्त करने के लिए वर्तमान में यूएस $ 1.80 (थोक सी प्रौद्योगिकियों के लिए) से लगभग $ 0.50 प्रति वैट पीक पावर तक स्थापित सौर प्रणालियों की लागत को कम करना आवश्यक हो सकता है। चूंकि पारंपरिक थोक सिलिकॉन मॉड्यूल की अंतिम लागत का एक बड़ा हिस्सा सौर ग्रेड पॉलिसिलिकॉन फीडस्टॉक (लगभग यूएस $ 0.4 / वाट चोटी) की उच्च लागत से संबंधित है, इसलिए सी सौर कोशिकाएं पतली (भौतिक बचत) बनाने या बनाने के लिए पर्याप्त ड्राइव मौजूद है सस्ता अपग्रेड मेटलर्जिकल सिलिकॉन से सौर कोशिकाओं (जिसे “गंदे सी” कहा जाता है)।

आईबीएम में एक अर्धचालक वेफर पुनर्मूल्यांकन प्रक्रिया है जो सिलिकॉन आधारित सौर पैनलों के निर्माण के लिए प्रयुक्त एक रूप में स्क्रैप सेमीकंडक्टर वेफर को पुन: पेश करने के लिए एक विशेष पैटर्न हटाने तकनीक का उपयोग करती है। नई प्रक्रिया को हाल ही में राष्ट्रीय प्रदूषण रोकथाम गोलमेज (एनपीपीआर) से “2007 का सबसे मूल्यवान प्रदूषण रोकथाम पुरस्कार” से सम्मानित किया गया था।

इन्फ्रारेड सौर कोशिकाओं
कैदब्रिज, एमए और मिसौरी विश्वविद्यालय के पैट्रिक पिनहेरो में लाइटवॉव पावर इंक के भागीदारों के साथ इडाहो नेशनल लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने प्लास्टिक की चादरें बनाने के लिए एक सस्ती तरीका तैयार किया है जिसमें अरबों नैनोएन्टेनास शामिल हैं जो सूर्य द्वारा उत्पन्न गर्मी ऊर्जा एकत्र करते हैं और अन्य स्रोत, जो दो 2007 नैनो 50 पुरस्कार प्राप्त किए। कंपनी ने 2010 में परिचालन बंद कर दिया। ऊर्जा को उपयोग करने योग्य बिजली में बदलने के तरीकों को अभी भी विकसित करने की जरूरत है, चादरें एक दिन हल्के वजन “स्किन्स” के रूप में निर्मित की जा सकती हैं जो पारंपरिक सौर से अधिक दक्षता वाले हाइब्रिड कारों से कंप्यूटर और आईपॉड तक सब कुछ पावर करती है। कोशिकाओं। नैनोएन्टेनास मध्य अवरक्त किरणों को लक्षित करते हैं, जो दिन के दौरान सूर्य से ऊर्जा को अवशोषित करने के बाद धरती लगातार गर्मी के रूप में विकिरण करती है; डबल-पक्षीय नैनोटेनेंना चादरें सूर्य के स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों से ऊर्जा की कटाई कर सकती हैं। इसके विपरीत, पारंपरिक सौर कोशिकाएं केवल दृश्य प्रकाश का उपयोग कर सकती हैं, जिससे उन्हें अंधेरे के बाद निष्क्रिय किया जा सकता है।

यूवी सौर कोशिकाओं
जापान का नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ एडवांस्ड इंडस्ट्रियल साइंस एंड टेक्नोलॉजी (एआईएसटी) एक पारदर्शी सौर सेल विकसित करने में सफल रहा है जो विद्युत उत्पन्न करने के लिए पराबैंगनीकिरण (यूवी) प्रकाश का उपयोग करता है लेकिन दृश्य प्रकाश को इसके माध्यम से गुजरने की अनुमति देता है। अधिकांश पारंपरिक सौर कोशिकाएं बिजली उत्पन्न करने के लिए दृश्यमान और अवरक्त प्रकाश का उपयोग करती हैं। परंपरागत खिड़की के गिलास को बदलने के लिए प्रयुक्त, स्थापना सतह क्षेत्र बड़ा हो सकता है, जिससे संभावित उपयोग होता है जो बिजली उत्पादन, प्रकाश व्यवस्था और तापमान नियंत्रण के संयुक्त कार्यों का लाभ उठाते हैं।

यह पारदर्शी, यूवी-अवशोषण प्रणाली पी-प्रकार अर्धचालक बहुलक पेडोट से बना एक कार्बनिक-अकार्बनिक हेटरोस्ट्रक्चर का उपयोग करके हासिल की गई थी: पीएसएस फिल्म एनबी-डोप्ड स्ट्रोंटियम टाइटेनैट सब्सट्रेट पर जमा की गई। पेडोट: हवा में स्थिरता और पानी में इसकी घुलनशीलता के कारण पीएसएस आसानी से पतली फिल्मों में बना है। ये सौर कोशिकाएं केवल यूवी क्षेत्र में सक्रिय होती हैं और परिणामस्वरूप 16% इलेक्ट्रॉन / फोटॉन की अपेक्षाकृत उच्च क्वांटम उपज होती है। इस तकनीक में भविष्य के काम में कम लागत वाले, बड़े क्षेत्र के निर्माण को प्राप्त करने के लिए एक ग्लास सब्सट्रेट पर जमा एक स्ट्रोंटियम टाइटेनैट फिल्म के साथ स्ट्रोंटियम टाइटेनैट सब्सट्रेट को प्रतिस्थापित करना शामिल है।

तब से, सौर सेल बिजली उत्पादन में यूवी तरंग दैर्ध्य को शामिल करने के लिए अन्य विधियों की खोज की गई है। कुछ कंपनियां यूवी प्रकाश को दृश्यमान प्रकाश में बदलने के लिए पारदर्शी कोटिंग के रूप में नैनो-फॉस्फर का उपयोग करने की रिपोर्ट करती हैं। अन्य ने मैंगनीज जैसे संक्रमण धातु के साथ गाएएन जैसे विस्तृत बैंड अंतर पारदर्शी अर्धचालक को डोप करके सिंगल-जंक्शन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की अवशोषण सीमा को विस्तारित करने की सूचना दी है।

लचीला सौर सेल अनुसंधान
फ्लेक्सिबल सौर सेल शोध एक शोध-स्तर की तकनीक है, जिसका एक उदाहरण मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में बनाया गया था जिसमें सौर कोशिकाओं को रासायनिक वाष्प जमा प्रौद्योगिकी का उपयोग करके लचीला सबस्ट्रेट्स जैसे लचीला सबस्ट्रेट्स पर फोटोवोल्टिक सामग्री जमा करके निर्मित किया जाता है। पेपर पर सौर कोशिकाओं के निर्माण के लिए प्रौद्योगिकी को मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं के एक समूह ने राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन और एनआई-एमआईटी गठबंधन सौर फ्रंटियर कार्यक्रम से समर्थन के साथ विकसित किया था।

3 डी सौर कोशिकाओं
त्रि-आयामी सौर कोशिकाएं जो लगभग सभी प्रकाशों को पकड़ती हैं जो उन्हें मारती हैं और उनके आकार, वजन और यांत्रिक जटिलता को कम करते हुए फोटोवोल्टिक सिस्टम की दक्षता को बढ़ावा दे सकती हैं। जॉर्जिया टेक रिसर्च इंस्टीट्यूट में बनाई गई नई 3 डी सौर कोशिकाओं, शहर के सड़क ग्रिड में उच्च वृद्धि वाली इमारतों की तरह लघु “टावर” संरचनाओं की एक सरणी का उपयोग करके सूरज की रोशनी से फोटॉन पर कब्जा करती है। Solar3D, Inc. इस तरह के 3 डी कोशिकाओं को व्यावसायीकरण करने की योजना बना रहा है, लेकिन इसकी तकनीक वर्तमान में पेटेंट लंबित है।

लुमेनसेंट सौर सांद्रता
लुमेनसेंट सौर सांद्रता सूरज की रोशनी या प्रकाश के अन्य स्रोतों को पसंदीदा आवृत्तियों में परिवर्तित करते हैं; वे विद्युत के रूप में बिजली के वांछनीय रूपों में रूपांतरण के लिए आउटपुट पर ध्यान केंद्रित करते हैं। वे तरल पदार्थ, चश्मा, या उपयुक्त कोटिंग या डोपेंट के साथ इलाज वाले प्लास्टिक जैसे लुमेनसेंस, आमतौर पर फ्लोरोसेंस पर भरोसा करते हैं। संरचनाओं को बड़े इनपुट क्षेत्र से आउटपुट को एक छोटे कनवर्टर पर निर्देशित करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है, जहां केंद्रित ऊर्जा फोटोइलेक्ट्रिकिटी उत्पन्न करती है। उद्देश्य कम लागत पर एक बड़े क्षेत्र पर प्रकाश इकट्ठा करना है; लुमेनसेंट सांद्रता पैनलों को चश्मे या प्लास्टिक जैसे सामग्रियों से सस्ते रूप से बनाया जा सकता है, जबकि फोटोवोल्टिक कोशिकाएं उच्च परिशुद्धता, उच्च तकनीक वाले उपकरण हैं, और तदनुसार बड़े आकार में महंगे हैं।

राडबौड यूनिवर्सिटी निजमेजेन और डेल्फ़्ट यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी जैसे विश्वविद्यालयों में अनुसंधान प्रगति पर है। उदाहरण के लिए, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी शोधकर्ताओं ने बिजली की पीढ़ी के लिए सूरज की रोशनी सांद्रता में खिड़कियों के रूपांतरण के लिए दृष्टिकोण विकसित किए हैं। वे रंगों का मिश्रण ग्लास या प्लास्टिक के एक फलक पर पेंट करते हैं। रंग सूरज की रोशनी को अवशोषित करते हैं और ग्लास के भीतर फ्लोरोसेंस के रूप में इसे फिर से उत्सर्जित करते हैं, जहां यह ग्लास के किनारों पर उभरते हुए आंतरिक प्रतिबिंब से सीमित होता है, जहां यह सौर केंद्रित कोशिकाओं को इस तरह के केंद्रित सूरज की रोशनी के रूपांतरण के लिए अनुकूलित करता है। सांद्रता कारक लगभग 40 है, और ऑप्टिकल डिज़ाइन एक सौर सांद्रता उत्पन्न करता है जो लेंस-आधारित सांद्रता के विपरीत, सूर्य पर सटीक रूप से निर्देशित नहीं किया जाना चाहिए, और फैलाव प्रकाश से भी उत्पादन का उत्पादन कर सकता है। सहसंयोजक सौर प्रक्रिया के व्यावसायीकरण पर काम कर रहा है।

metamaterials
मेटामटेरियल्स कई सूक्ष्म तत्वों के मिश्रण को नियोजित विषम सामग्री हैं, जो सामान्य ठोस पदार्थों में दिखाई देने वाली गुणों को जन्म देते हैं। इनका उपयोग करके, तरंगदैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा पर उत्कृष्ट अवशोषक सौर कोशिकाओं को फैलाना संभव हो सकता है। माइक्रोवेव शासन में उच्च अवशोषण का प्रदर्शन किया गया है, लेकिन अभी तक 300-1100-एनएम तरंग दैर्ध्य शासन में नहीं है।

फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड
कुछ प्रणालियां थर्मल सौर के साथ फोटोवोल्टिक को जोड़ती हैं, जिससे लाभ होता है कि थर्मल सौर भाग गर्मी को दूर करता है और फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को ठंडा करता है। तापमान को कम करने से प्रतिरोध कम हो जाता है और सेल दक्षता में सुधार होता है।

पेंटा आधारित फोटोवोल्टिक्स
पेंटासेन आधारित फोटोवोल्टिक्स का दावा है कि ऊर्जा दक्षता अनुपात में 95% तक सुधार हुआ है, जो प्रभावी रूप से आज की सबसे कुशल तकनीकों की प्रभाव को दोगुना कर देता है।

इंटरमीडिएट बैंड
सौर सेल शोध में इंटरमीडिएट बैंड फोटोवोल्टिक्स सेल की दक्षता पर शॉकले-क्विसर सीमा को पार करने के तरीकों को प्रदान करता है। यह वैलेंस और चालन बैंड के बीच एक मध्यवर्ती बैंड (आईबी) ऊर्जा स्तर पेश करता है। सैद्धांतिक रूप से, एक आईबी पेश करने से वैलेंस बैंड से चालन बैंड तक इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करने के लिए बैंडगैप से कम ऊर्जा वाले दो फोटॉन की अनुमति मिलती है। इससे प्रेरित फोटोकुरेंट और इस प्रकार दक्षता बढ़ जाती है।

ल्यूक और मार्टी ने पहले आईबी डिवाइस के लिए एक सैद्धांतिक सीमा प्राप्त की जिसमें विस्तृत संतुलन का उपयोग करके एक मिडगैप ऊर्जा स्तर था। उन्होंने माना कि आईबी में कोई वाहक एकत्र नहीं किया गया था और यह कि डिवाइस पूरी एकाग्रता में था। उन्होंने वैलेंस या चालन बैंड से आईबी 0.71eV के साथ 1.95eV के बैंडगैप के लिए अधिकतम क्षमता 63.2% पाया। एक सूर्य रोशनी के तहत सीमित दक्षता 47% है।