Cella solare a più giunzioni

Le celle solari a più giunzioni (MJ) sono celle solari con più giunzioni p-n composte da diversi materiali semiconduttori. La giunzione pn di ogni materiale produrrà corrente elettrica in risposta a diverse lunghezze d’onda della luce. L’uso di più materiali semiconduttori consente l’assorbimento di una gamma più ampia di lunghezze d’onda, migliorando la luce solare della cella all’efficienza di conversione dell’energia elettrica.

Le celle tradizionali a singola giunzione hanno un’efficienza teorica massima del 33,16%.Teoricamente, un numero infinito di giunzioni avrebbe un’efficienza limitante dell’86,8% sotto la luce solare altamente concentrata.

Attualmente, i migliori esempi di laboratorio delle tradizionali celle solari in silicio cristallino hanno efficienze comprese tra il 20% e il 25%, mentre gli esempi di laboratorio di celle a più giunzioni hanno dimostrato prestazioni superiori al 46% in condizioni di luce solare concentrata. Esempi commerciali di celle tandem sono ampiamente disponibili al 30% sotto un’illuminazione solare unica e migliorano intorno al 40% sotto la luce solare concentrata. Tuttavia, questa efficienza si ottiene a costo di maggiore complessità e prezzo di produzione. Ad oggi, il loro prezzo più elevato e il più elevato rapporto prezzo / prestazioni hanno limitato il loro uso a ruoli speciali, in particolare nel settore aerospaziale, dove è auspicabile il loro elevato rapporto potenza-peso. Nelle applicazioni terrestri, queste celle solari stanno emergendo nel concentratore fotovoltaico (CPV), con un numero crescente di installazioni in tutto il mondo.

Le tecniche di fabbricazione in tandem sono state utilizzate per migliorare le prestazioni dei progetti esistenti. In particolare, la tecnica può essere applicata a celle solari a film sottile a basso costo usando silicio amorfo, al contrario del convenzionale silicio cristallino, per produrre una cella con circa il 10% di efficienza che sia leggera e flessibile. Questo approccio è stato utilizzato da diversi venditori commerciali, ma attualmente questi prodotti sono limitati a determinati ruoli di nicchia, come i materiali per coperture.

Descrizione

Nozioni di base di celle solari

Le celle fotovoltaiche tradizionali sono comunemente composte da silicio drogato con contatti metallici depositati sulla parte superiore e inferiore. Il drogaggio viene normalmente applicato a uno strato sottile sulla parte superiore della cellula, producendo una giunzione pn con una particolare energia di banda proibita, ad es.

I fotoni che colpiscono la parte superiore della cella solare sono riflessi o trasmessi nella cellula. I fotoni trasmessi hanno la potenzialità di dare la loro energia, h ν , a un elettrone se h ν ≥ Eg, generando una coppia di elettroni. Nella regione di svuotamento, il campo elettrico di deriva Edrift accelera sia gli elettroni che i fori verso le rispettive regioni n drogate e drogate con p (rispettivamente su e giù). La corrente Ig risultante è chiamata fotocorrente generata. Nella regione quasi-neutra, il campo elettrico di scattering Escatt accelera i buchi (elettroni) verso la regione drogata con p (n-drogato), che fornisce un scattering Ipcatt (Inscatt) di fotocorrente. Di conseguenza, a causa dell’accumulo di cariche, compaiono un potenziale V e un Iph fotocorrente. L’espressione di questa fotocorrente si ottiene aggiungendo fotocorrenti di generazione e scattering: Iph = Ig + Inscatt + Ipscatt.

Le caratteristiche JV (J è la densità di corrente, cioè la corrente per unità di superficie) di una cella solare sotto illuminazione sono ottenute spostando le caratteristiche JV di un diodo nell’oscurità verso il basso di Iph. Poiché le celle solari sono progettate per fornire energia e non assorbirla, la potenza P = V · Iph deve essere negativa. Quindi, il punto operativo (Vm, Jm) si trova nella regione in cui V> 0 e Iph <0 e scelto per massimizzare il valore assoluto della potenza | P |.

Meccanismi di perdita

La performance teorica di una cella solare è stata studiata per la prima volta in profondità negli anni ’60 ed è oggi conosciuta come limite di Shockley-Queisser. Il limite descrive diversi meccanismi di perdita che sono inerenti a qualsiasi progetto di cella solare.

Le prime sono le perdite dovute alla radiazione di corpo nero, un meccanismo di perdita che colpisce qualsiasi oggetto materiale oltre lo zero assoluto. Nel caso di celle solari a temperatura e pressione standard, questa perdita rappresenta circa il 7% della potenza. Il secondo è un effetto noto come “ricombinazione”, in cui gli elettroni creati dall’effetto fotoelettrico incontrano i buchi di elettroni lasciati alle precedenti eccitazioni. Nel silicio, questo rappresenta un altro 10% della potenza.

Tuttavia, il meccanismo di perdita dominante è l’incapacità di una cella solare di estrarre tutta la potenza nella luce e il problema associato che non può estrarre alcuna energia da alcuni fotoni. Ciò è dovuto al fatto che i fotoni devono avere abbastanza energia per superare la banda proibita del materiale.

Se il fotone ha meno energia del bandgap, non viene raccolto affatto. Questa è una considerazione importante per le celle solari convenzionali, che non sono sensibili alla maggior parte dello spettro dell’infrarosso, sebbene rappresenti quasi la metà della potenza proveniente dal sole. Viceversa, i fotoni con più energia della banda proibita, diciamo la luce blu, inizialmente espellono un elettrone in uno stato alto sopra la banda proibita, ma questa energia extra viene persa attraverso collisioni in un processo noto come “rilassamento”. Questa energia perduta si trasforma in calore nella cellula, che ha l’effetto collaterale di aumentare ulteriormente le perdite di corpo nero.

Combinando tutti questi fattori, la massima efficienza per un materiale a singola banda proibita, come le celle di silicio convenzionali, è circa del 34%. Cioè, il 66% dell’energia nella luce solare che colpisce la cella andrà persa. Le preoccupazioni pratiche riducono ulteriormente questo, in particolare la riflessione dalla superficie frontale o dai terminali metallici, con celle moderne di alta qualità a circa il 22%.

I materiali di banda proibita più bassi, detti anche più stretti, convertiranno lunghezze d’onda più lunghe e fotoni di energia più bassi. I materiali di bandgap più alti o più larghi convertiranno la lunghezza d’onda più corta, la più alta luce di energia. Un’analisi dello spettro AM1.5 mostra che il miglior equilibrio è raggiunto a circa 1,1 eV (circa 1100 nm, nel vicino infrarosso), che risulta essere molto vicino alla naturale banda proibita nel silicio e ad una serie di altri semiconduttori utili.

Celle a più giunzioni

Le celle composte da più strati di materiali possono avere bande multiple e quindi rispondono a più lunghezze d’onda della luce, catturando e convertendo parte dell’energia che altrimenti andrebbe persa per il rilassamento come descritto sopra.

Ad esempio, se si avesse una cella con due bandgap in essa, una sintonizzata su luce rossa e l’altra su verde, allora l’energia extra in verde, luce ciano e blu andrebbe persa solo per il bandgap del materiale sensibile al verde, mentre l’energia del rosso, del giallo e dell’arancio andrebbe persa solo per il bandgap del materiale sensibile al rosso. Seguendo analisi simili a quelle eseguite per dispositivi single-bandgap, si può dimostrare che i bandgacks perfetti per un dispositivo a due gap sono a 1.1 eV e 1.8 eV.

Convenientemente, la luce di una particolare lunghezza d’onda non interagisce fortemente con materiali che hanno una maggiore larghezza di banda. Ciò significa che è possibile creare una cella a più giunzioni sovrapponendo i diversi materiali uno sopra l’altro, le lunghezze d’onda più corte (maggiore banda proibita) sulla “cima” e aumentando attraverso il corpo della cella. Poiché i fotoni devono passare attraverso la cella per raggiungere lo strato appropriato da assorbire, è necessario utilizzare conduttori trasparenti per raccogliere gli elettroni generati in ogni strato.

Produrre una cella tandem non è un compito facile, in gran parte dovuto alla sottigliezza dei materiali e alle difficoltà di estrazione della corrente tra gli strati. La soluzione più semplice consiste nell’utilizzare due celle solari a film sottile separate meccanicamente e quindi collegarle separatamente all’esterno della cella. Questa tecnica è ampiamente utilizzata dalle celle solari in silicio amorfo, i prodotti Uni-Solar utilizzano tre di questi strati per raggiungere efficienze attorno al 9%. Gli esempi di laboratorio che utilizzano materiali esotici a film sottile hanno dimostrato un’efficienza superiore al 30%.

La soluzione più difficile è la cella “monoliticamente integrata”, in cui la cella è costituita da un numero di strati collegati meccanicamente ed elettricamente. Queste cellule sono molto più difficili da produrre perché le caratteristiche elettriche di ogni strato devono essere accuratamente abbinate. In particolare, la fotocorrente generata in ogni strato deve essere abbinata, altrimenti gli elettroni saranno assorbiti tra gli strati. Ciò limita la loro costruzione a determinati materiali, meglio soddisfatti dai semiconduttori III-V.

Scelta materiale

La scelta dei materiali per ciascuna sottocella è determinata dai requisiti per le proprietà opto-elettroniche di retinatura, corrispondenza corrente e alte prestazioni.

Per una crescita ottimale e una qualità cristallina risultante, la costante del reticolo cristallino di ciascun materiale deve essere strettamente correlata, ottenendo dispositivi reticolari. Questo vincolo è stato leggermente allentato nelle celle solari metamorfiche di recente sviluppo che contengono un piccolo grado di disallineamento del reticolo. Tuttavia, un maggior grado di disadattamento o altre imperfezioni della crescita possono portare a difetti cristallini che causano un degrado delle proprietà elettroniche.

Poiché ogni sottocella è collegata elettricamente in serie, la stessa corrente scorre attraverso ogni giunzione. I materiali sono ordinati con bande proibitive decrescenti, ad esempio, permettendo alla luce sub-bandgap (hc / λ <e · Eg) di trasmettere alle sottocelle inferiori. Pertanto, è necessario scegliere bande di banda idonee in modo tale che lo spettro di progetto possa bilanciare la generazione attuale in ciascuna delle sottocelle, raggiungendo l’attuale corrispondenza. La figura C (b) traccia l’irradiamento spettrale E (λ), che è la densità di potenza della sorgente ad una data lunghezza d’onda λ. È tracciato insieme alla massima efficienza di conversione per ogni giunzione in funzione della lunghezza d’onda, che è direttamente correlata al numero di fotoni disponibili per la conversione in fotocorrente.

Infine, gli strati devono essere elettricamente ottimali per alte prestazioni. Ciò richiede l’uso di materiali con forti coefficienti di assorbimento α (λ), un’elevata vita di portatore minoritaria τminority e un’elevata mobilità μ.

I valori favorevoli nella tabella sottostante giustificano la scelta dei materiali tipicamente utilizzati per le celle solari a più giunzioni: InGaP per la sottocella superiore (Eg = 1.8 – 1.9 eV), InGaAs per la sottocella centrale (Eg = 1.4 eV) e Germanio per la sottocella inferiore (es .: 0,67 eV). L’uso di Ge è principalmente dovuto al suo reticolo costante, robustezza, basso costo, abbondanza e facilità di produzione.

materiale

La maggior parte delle celle multi-giunzione prodotte finora utilizza tre strati (anche se molti moduli tandem a-Si: H / mc-Si sono stati prodotti e sono ampiamente disponibili). Tuttavia, le celle a tripla giunzione richiedono l’uso di semiconduttori che possono essere sintonizzati su frequenze specifiche, il che ha portato alla maggior parte di essi a fare composti di arseniuro di gallio (GaAs), spesso germanio per il fondo, GaAs per il medio, e GaInP2 per la cella superiore.

Substrato di arseniuro di gallio

Le celle a doppia giunzione possono essere prodotte su wafer di arseniuro di gallio. Leghe di fosfuro di gallio di indio nella gamma In.5Ga.5P fino a In.53Ga.47P servono come leganti a banda larga.Questa gamma di leghe offre la possibilità di avere gap di banda nell’intervallo da 1.92eV a 1.87eV.La giunzione GaAs inferiore ha una banda proibita di 1.42eV.

Substrato di germanio

Celle a tripla giunzione costituite da fosfuro di indio-gallio (InGaP), arseniuro di gallio (GaAs) o arseniuro di gallio indio (InGaAs) e germanio (Ge) possono essere fabbricate su wafer di germanio.Le prime cellule usavano l’arseniuro di gallio dritto nella giunzione centrale. Le celle successive hanno utilizzato In0.015Ga0.985As, a causa della migliore corrispondenza del reticolo con Ge, con conseguente riduzione della densità dei difetti.

A causa dell’enorme differenza di banda proibita tra GaAs (1.42eV) e Ge (0.66eV), la corrispondenza attuale è molto scarsa, con la giunzione Ge gestita in modo significativo limitata.

Le attuali efficienze per le celle commerciali InGaP / GaAs / Ge si avvicinano al 40% sotto la luce solare concentrata. Le celle di laboratorio (in parte utilizzando giunzioni aggiuntive tra i GaAs e le giunzioni Ge) hanno dimostrato efficienze superiori al 40%.

Substrato di fosfuro di indio

Il fosfuro di indio può essere usato come substrato per fabbricare cellule con spazi tra 1.35eV e 0.74eV. Il fosfuro di indio ha una banda proibita di 1,35eV. L’arseniuro di gallio di indio (In0.53Ga0.47As) è reticolato abbinato al fosfuro di indio con un intervallo di banda di 0,74eV. Una lega quaternaria di fosfuro di arseniuro di gallio di indio può essere adattata a qualsiasi intervallo di banda tra i due.

Le cellule a base di fosfuro di indio hanno il potenziale per lavorare in tandem con le cellule di arseniuro di gallio. Le due celle possono essere collegate otticamente in serie (con la cella InP sotto la cella GaAs), o in parallelo attraverso l’uso della suddivisione degli spettri utilizzando un filtro dicroico.

Substrato di gallio di indio

Il nitruro di gallio di indio (InGaN) è un materiale semiconduttore costituito da una miscela di nitruro di gallio (GaN) e nitruro di indio ( Locanda ). È un semiconduttore a banda proibita diretto del gruppo ternario III / V. La sua banda proibita può essere regolata variando la quantità di indio nella lega da 0,7 eV a 3,4 eV, rendendolo così un materiale ideale per le celle solari. Tuttavia, le sue efficienze di conversione a causa di fattori tecnologici estranei alla banda proibita non sono ancora abbastanza elevati per essere competitivi sul mercato.

Miglioramenti delle prestazioni

Struttura

Molte celle fotovoltaiche MJ usano materiali semiconduttori III-V. Diodi tunnel di eterogiunzione basati su GaAsSb, invece dei convenzionali diodi tunnel altamente drogati InGaP sopra descritti, hanno una distanza di tunneling inferiore. Infatti, nell’eterostruttura formata da GaAsSb e InGaAs, la banda di valenza di GaAsSb è superiore alla banda di valenza dello strato adiacente p-drogato. Di conseguenza, la distanza di tunneling è ridotta e quindi la corrente di tunneling, che dipende in modo esponenziale da dtunnel, viene aumentata. Quindi, la tensione è inferiore a quella della giunzione tunnel InGaP. I diodi tunnel eterogiunzione GaAsSb offrono altri vantaggi. La stessa corrente può essere raggiunta usando un drogaggio più basso. In secondo luogo, poiché la costante reticolare è maggiore per GaAsSb rispetto a Ge, è possibile utilizzare una gamma più ampia di materiali per la cella di fondo perché più materiali sono reticolati rispetto a GaAsSb che a Ge.

I componenti chimici possono essere aggiunti ad alcuni strati. L’aggiunta di circa l’uno percento di Indio in ogni strato corrisponde meglio alle costanti del reticolo dei diversi strati. Senza di esso, c’è circa lo 0,08 percento di disallineamento tra i livelli, che inibisce le prestazioni. L’aggiunta di alluminio alla cella superiore aumenta il suo gap di banda a 1,96 eV, coprendo una parte più ampia dello spettro solare e ottenendo una tensione VOC più alta.

L’efficienza teorica delle celle solari MJ è dell’86,8% per un numero infinito di giunzioni pn, il che implica che più giunzioni aumentano l’efficienza. L’efficienza teorica massima è 37, 50, 56, 72% per le giunzioni da 1, 2, 3, 36 pn, rispettivamente, con il numero di giunzioni che aumenta esponenzialmente per raggiungere incrementi di uguale efficienza. La relazione esponenziale implica che quando la cellula si avvicina al limite di efficienza, i costi e la complessità aumentano rapidamente. Diminuendo lo spessore della cella superiore aumenta il coefficiente di trasmissione T.

Infine, è possibile aggiungere un etero-strato InGaP tra lo strato p-Ge e il livello InGaAs per creare automaticamente lo strato n-Ge mediante dispersione durante la crescita del MOCVD e aumentare significativamente l’efficienza quantistica QE (λ) della cella inferiore. InGaP è vantaggioso a causa del suo alto coefficiente di dispersione e bassa solubilità in Ge.

Variazioni spettrali

Lo spettro solare sulla superficie terrestre cambia costantemente a seconda delle condizioni meteorologiche e della posizione del sole. Ciò si traduce nella variazione di φ (λ), QE (λ), α (λ) e quindi delle correnti di cortocircuito JSCi. Di conseguenza, le densità di corrente Ji non sono necessariamente abbinate e la corrente totale diventa più bassa. Queste variazioni possono essere quantificate usando l’energia fotonica media (APE) che è il rapporto tra l’irradiazione spettrale G (λ) (la densità di potenza della sorgente luminosa in una lunghezza d’onda specifica λ) e la densità di flusso totale del fotone. Si può dimostrare che un valore alto (basso) per APE significa condizioni spettrali di bassa (alta) lunghezza d’onda e maggiore (minore) efficienza. Pertanto, l’APE è un buon indicatore per quantificare gli effetti delle variazioni dello spettro solare sulle prestazioni e ha il vantaggio di essere indipendente dalla struttura del dispositivo e dal profilo di assorbimento del dispositivo.

Uso di concentratori di luce

I concentratori di luce aumentano l’efficienza e riducono il rapporto costo / efficienza. I tre tipi di concentratori di luce in uso sono lenti rifrattive come lenti di Fresnel, piatti riflettenti (parabolici o cassegraini) e ottiche di guida della luce. Grazie a questi dispositivi, la luce che arriva su una grande superficie può essere concentrata su una cella più piccola. Il rapporto di concentrazione dell’intensità (o “soli”) è l’intensità media della luce focalizzata divisa per 1 kW / m² (valore ragionevole relativo alla costante solare). Se il suo valore è X, la corrente MJ diventa X più alta sotto l’illuminazione concentrata.

Usando le concentrazioni nell’ordine di 500 a 1000, significa che a 1 cm ² cella può utilizzare la luce raccolta da 0,1 m² (come 1 m² pari 10000 cm ²), produce le massime efficienze viste fino ad oggi. Le celle a tre strati sono fondamentalmente limitate al 63%, ma i prototipi commerciali esistenti hanno già dimostrato oltre il 40%. Queste celle catturano circa i 2/3 delle loro massime prestazioni teoriche, quindi assumendo che lo stesso sia vero per una versione non concentrata dello stesso design, ci si potrebbe aspettare una cella a tre strati con un’efficienza del 30%. Questo non è un vantaggio rispetto ai tradizionali design in silicio per compensare i costi extra di produzione. Per questo motivo, quasi tutte le ricerche sulle celle multi-giunzione per uso terrestre sono dedicate ai sistemi di concentrazione, normalmente utilizzando specchi o lenti di fresnel.

L’uso di un concentratore ha anche l’ulteriore vantaggio che il numero di celle necessarie per coprire una determinata quantità di superficie è notevolmente ridotto. Un rivestimento di sistema convenzionale 1 m² richiederebbe 625 16 cm ² cellule, ma per un sistema concentratore è necessaria solo una singola cella, insieme a un concentratore. L’argomento per le celle a giunzione multipla concentrate era che l’alto costo delle celle stesse sarebbe stato più che compensato dalla riduzione del numero totale di cellule. Tuttavia, il lato negativo dell’approccio del concentratore è che l’efficienza diminuisce molto rapidamente in condizioni di illuminazione ridotta. Al fine di massimizzare il suo vantaggio rispetto alle celle tradizionali e quindi essere competitivo in termini di costi, il sistema di concentrazione deve seguire il sole mentre si muove per mantenere la luce focalizzata sulla cella e mantenere la massima efficienza il più a lungo possibile. Ciò richiede un sistema di inseguitori solari, che aumenta la resa, ma anche i costi.

costruzione

A partire dal 2014 le celle a multi-giunzione erano costose da produrre, usando tecniche simili alla fabbricazione di dispositivi a semiconduttore, solitamente epitassia di fase di vapore in metalloorganico ma su dimensioni di “chip” dell’ordine dei centimetri.

Una nuova tecnica fu annunciata quell’anno che permise a tali cellule di usare un substrato di vetro o acciaio, vapori a basso costo in quantità ridotte che si pretese di offrire costi competitivi con le celle di silicio convenzionali.

Confronto con altre tecnologie

Esistono quattro categorie principali di celle fotovoltaiche: celle convenzionali in silicio mono e multi cristallino (c-Si), celle solari a film sottile (a-Si, CIGS e CdTe) e celle solari a più giunzioni (MJ). La quarta categoria, il fotovoltaico emergente, contiene tecnologie che sono ancora in fase di ricerca o sviluppo e non sono elencate nella tabella seguente.

categorie Tecnologia η (%) V OC (V) I SC (A) W / mq t (μm)
Celle di silicio cristallino monocristallino 24.7 0.5 0.8 63 100
polisilicio 20.3 0,615 8.35 211 200
Celle solari a film sottile Silicio amorfo 11.1 0.63 0,089 33 1
CdTe 16,5 0.86 0,029 5
CIGS 19.5 1
Celle a più giunzioni MJ 40,7 2.6 1.81 476 140

Le celle solari MJ e altri dispositivi fotovoltaici presentano differenze significative (vedere la tabella sopra). Fisicamente, la proprietà principale di una cella solare MJ sta avendo più di una giunzione pn per catturare uno spettro di energia del fotone più grande mentre la proprietà principale della cella solare a film sottile è quella di utilizzare film sottili invece di strati spessi per diminuire il rapporto costo-efficacia. A partire dal 2010, i pannelli solari MJ sono più costosi di altri. Queste differenze implicano applicazioni diverse: le celle solari MJ sono preferite nello spazio e le celle solari c-Si per applicazioni terrestri.

L’efficienza delle celle solari e la tecnologia solare Si sono relativamente stabili, mentre l’efficienza dei moduli solari e della tecnologia multi-giunzione sta procedendo.

Le misurazioni sulle celle solari MJ vengono solitamente effettuate in laboratorio, utilizzando concentratori di luce (spesso questo non è il caso per le altre celle) e in condizioni di test standard (STC). Le STC prescrivono, per le applicazioni terrestri, lo spettro AM1.5 come riferimento. Questa massa d’aria (AM) corrisponde ad una posizione fissa del sole nel cielo di 48 ° e una potenza fissa di 833 W / m². Pertanto, le variazioni spettrali della luce incidente e dei parametri ambientali non vengono prese in considerazione sotto STC.

Di conseguenza, le prestazioni delle celle solari MJ in ambiente terrestre sono inferiori a quelle ottenute in laboratorio. Inoltre, le celle solari MJ sono progettate in modo tale che le correnti siano abbinate a STC, ma non necessariamente in condizioni di campo. Si può usare il QE (λ) per confrontare le prestazioni di diverse tecnologie, ma il QE (λ) non contiene informazioni sulla corrispondenza delle correnti delle sottocelle. Un importante punto di confronto è piuttosto la potenza di uscita per unità di area generata con la stessa luce incidente.

applicazioni

A partire dal 2010, il costo delle celle solari MJ era troppo alto per consentire l’utilizzo al di fuori delle applicazioni specializzate. L’alto costo è dovuto principalmente alla struttura complessa e all’alto prezzo dei materiali. Tuttavia, con i concentratori di luce sotto l’illuminazione di almeno 400 soli, i pannelli solari MJ diventano pratici.

Man mano che diventano disponibili materiali multi-giunzione meno costosi, altre applicazioni implicano l’ingegneria bandgap per microclimi con varie condizioni atmosferiche.

Le celle MJ sono attualmente utilizzate nelle missioni Mars rover.

L’ambiente nello spazio è abbastanza diverso. Perché non c’è atmosfera, lo spettro solare è diverso (AM0). Le celle hanno una scarsa corrispondenza di corrente a causa di un maggiore flusso di fotoni di fotoni superiore a 1.87eV rispetto a quelli compresi tra 1.87eV e 1.42eV. Ciò risulta in una corrente troppo piccola nella giunzione GaAs e ostacola l’efficienza complessiva poiché la giunzione InGaP opera al di sotto della corrente MPP e la giunzione GaAs opera al di sopra della corrente MPP. Per migliorare la corrispondenza corrente, lo strato InGaP è intenzionalmente assottigliato per consentire ai fotoni aggiuntivi di penetrare nel livello GaAs inferiore.

Nelle applicazioni di concentrazione terrestre, la dispersione della luce blu da parte dell’atmosfera riduce il flusso di fotoni sopra 1,87eV, bilanciando meglio le correnti di giunzione. Le particelle di radiazioni che non vengono più filtrate possono danneggiare la cella. Ci sono due tipi di danni: ionizzazione e spostamento atomico. Tuttavia, le celle MJ offrono maggiore resistenza alle radiazioni, maggiore efficienza e un coefficiente di temperatura inferiore.