يمكن اعتبار الخلايا الشمسية بمثابة نظائر للضوء المرئي لأجهزة استقبال الراديو، إذ يتكون جهاز الاستقبال من ثلاثة أجزاء أساسية، وهي هوائي يحول موجات الراديو إلى حركات إلكترونات تشبه الموجة في مادة الهوائي، وصمام إلكتروني يحبس الإلكترونات عند خروجها من نهاية الهوائي، وموالف يضخم الإلكترونات بتردد محدد.
تقنيات الجيل الثالث من الخلايا الكهروضوئية
- من الممكن بناء خلية شمسية مماثلة للراديو، وهو نظام يُعرف باسم المقياس البصري، لكن حتى الآن لم يكن ذلك عمليًا.
- تتكون معظم أسواق الكهرباء الشمسية من أجهزة تعتمد على السيليكون، ففي خلايا السيليكون، يعمل السيليكون؛ لأنه الهوائي أو مانح الإلكترون تقنيًا، وكذلك صمام الإلكترون.
- يتوفر السيليكون على نطاق واسع، وهو غير مكلف نسبيًا وله فجوة نطاق مثالية لتجميع الطاقة الشمسية، وعلى الجانب السلبي، يعد إنتاج السيليكون بكميات كبيرة مكلفًا اقتصاديًا وطاقة، وقد تم بذل جهود كبيرة لتقليل الكمية المطلوبة.
- علاوة على ذلك، فهو قابل للكسر ميكانيكيًا، والذي يتطلب عادةً ورقة من الزجاج القوي لاستخدامها كدعم ميكانيكي وحماية من العناصر، ويعتبر الزجاج وحده جزءًا كبيرًا من تكلفة وحدة الطاقة الشمسية النموذجية.
- وفقًا لحد شوكلي كوييسر، فإن غالبية الكفاءة النظرية للخلية تعود إلى الفروقات في الطاقة بين فجوة الحزمة والفوتون الشمسي، ويمكن أن يعمل أي فوتون به طاقة أكبر من فجوة الحزمة في تحفيز ضوئي، ولكن يتم خسارة أي طاقة فوق طاقة فجوة الحزمة.
- عند النظر في الطيف الشمسي، فقط جزء صغير من الضوء الذي يصل إلى الأرض يكون أزرق اللون، لكن تلك الفوتونات تمتلك ثلاثة أضعاف طاقة الضوء الأحمر.
- يصل مقدار فجوة نطاق السيليكون 1.1 فولت تقريبًا، يعني تقريبا الضوء الأحمر، لذلك في هذه الحالة تُفقد طاقة الضوء الأزرق في خلية سيليكون، وإذا تم ضبط فجوة الحزمة إلى أعلى، على سبيل المثال إلى اللون الأزرق، يتم التقاط هذه الطاقة الآن، ولكن فقط على حساب رفض فوتونات الطاقة الأقل.
- من الممكن تطوير خلية أحادية الوصلة بشكل كبير بواسطة تراكم طبقات رقيقة من المواد ذات فجوات نطاق متفاوتة فوق بعضها البعض.
