Στη φυσική, το όριο Shockley -Queisser (που δημοσιεύθηκε το 1961) αναφέρεται στη μέγιστη θεωρητική απόδοση ενός ηλιακού κυττάρου. Στην πραγματικότητα, η σελίδα της Wikipedia το λέει όλα, καθώς και αυτό το ηλιακό κεντρικό άρθρο . Υπάρχουν κάποιες τυποποιημένες υποθέσεις (πόσο ισχυρή είναι η ηλιακή ακτινοβολία κλπ.).
Για τα ιδανικά ηλιακά κύτταρα, η μέγιστη θεωρητική απόδοση είναι περίπου 34% όταν ισχύουν αυτές οι υποθέσεις. Αυτό συμβαίνει επειδή μόνο μερικά φωτόνια έχουν το σωστό μήκος κύματος για να απελευθερώσουν ένα ηλεκτρόνιο . Τα βραχύτερα φωτόνια διαλύουν την υπερβολική ενέργεια και θερμαίνονται το υλικό και τα μακρύτερα φωτόνια απλά περνούν από την "παγίδα". Σημαίνει ότι από την ηλιακή ενέργεια 1000 W/M2 μόνο λιγότερο από 340 W/M2 μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Το υπόλοιπο 67% μετατρέπεται σε θερμότητα ή τα φωτόνια περνούν χωρίς μετατροπή.
Σε πραγματικά κύτταρα, υπάρχουν επίσης κάποιες απώλειες, επειδή κάποιο φως αντανακλάται από το κύτταρο και κάποια ενέργεια χάνεται λόγω αντίστασης στις επαφές ή λόγω ακαθαρσιών. Σε πραγματικούς ηλιακούς συλλέκτες είναι η καλύτερη απόδοση λίγο πάνω από το 20 % - ούτε καν κοντά στο θεωρητικό 34 %.
Λοιπόν, αλλά υπάρχουν μερικά ηλιακά κύτταρα με πολύ υψηλότερη απόδοση, έτσι πώς μπορεί να είναι; Χρησιμοποιούν κάποιες λύσεις! Για παράδειγμα, μπορείτε να στοιβάζετε ένα άλλο κελί πίσω από το πρώτο και να πιάσετε μέρος των φωτονίων που περνούν από το πρώτο στρώμα. Αυτό ονομάζεται διαδοχικά-κύτταρα . Κάθε στρώμα μπορεί να κατασκευαστεί από διαφορετικό υλικό ημιαγωγών, συντονισμένο για το καλύτερο μήκος κύματος. Αυτό μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα των πρακτικών ηλιακών κυττάρων πολύ πάνω από το 40%.
Μια άλλη ενδιαφέρουσα τεχνική είναι η συγκέντρωση της ηλιακής ακτινοβολίας . Περισσότερο φως κάνει περισσότερη ενέργεια. Και υπάρχουν περισσότερα κόλπα στο καπέλο. Μπορείτε να μαντέψετε ότι αυτές οι ειδικές τεχνικές έχουν υψηλό κόστος και για το εγγύς μέλλον δεν θα μας δώσει περισσότερη δύναμη από το ίδιο τετραγωνικό μέτρο ηλιακού πίνακα.
