Shockley–Queisser limit
পদার্থবিজ্ঞানে, বিকিরণ দক্ষতার সীমা (বিস্তারিত ভারসাম্য সীমা, শকলি-কুইসার সীমা, শকলি কুইসার দক্ষতা সীমা বা এসকিউ সীমা নামেও পরিচিত) হল একটি সৌর কোষের সর্বাধিক তাত্ত্বিক দক্ষতা যা একটি একক পিএন জংশন ব্যবহার করে কোষ থেকে শক্তি সংগ্রহ করে যেখানে একমাত্র ক্ষতির প্রক্রিয়া হল সৌর কোষে বিকিরণমূলক পুনর্মিলন। 1961 সালে শক্লি সেমিকন্ডাক্টরে উইলিয়াম শক্লি এবং হান্স-জোয়াকিম কুইসার প্রথম এটি গণনা করেন, যা 1.1 ই. ভি-তে সর্বোচ্চ 30 শতাংশ দক্ষতা প্রদান করে। এই সীমাটি ফটোভোলটাইক কোষের সাথে সৌর শক্তি উৎপাদনের জন্য সবচেয়ে মৌলিক, এবং এই ক্ষেত্রে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অবদানগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচিত হয়। এই প্রথম গণনায় সৌর বর্ণালীর আনুমানিক হিসাবে 6000 কে ব্ল্যাক-বডি বর্ণালী ব্যবহার করা হয়েছিল। পরবর্তী গণনাগুলিতে পরিমাপ করা গ্লোবাল সৌর বর্ণালী, এএম 1.5 ব্যবহার করা হয়েছে এবং একটি পিছনের পৃষ্ঠের আয়না অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে যা 1.34 ইভি ব্যান্ডগ্যাপ সহ একক-সংযোগকারী সৌর কোষের জন্য সর্বাধিক সৌর রূপান্তর দক্ষতা 33.16% বৃদ্ধি করে। অর্থাৎ, একটি আদর্শ সৌর কোষের উপর সূর্যের আলোতে থাকা সমস্ত শক্তির (প্রায় 1000 ওয়াট/মি2) মধ্যে কেবলমাত্র 33.7%-কে কখনও বিদ্যুতে (337 ওয়াট/মি2) রূপান্তরিত করা যেতে পারে। সর্বাধিক জনপ্রিয় সৌর কোষ উপাদান, সিলিকন, এর কম অনুকূল ব্যান্ড ফাঁক 1.1 ই. ভি, যার ফলে সর্বোচ্চ দক্ষতা প্রায় 32 শতাংশ। আধুনিক বাণিজ্যিক মোনো-স্ফটিকাকার সৌর কোষগুলি প্রায় 24 শতাংশ রূপান্তর দক্ষতা তৈরি করে, যা মূলত কোষের সামনের দিকের প্রতিফলন এবং কোষের পৃষ্ঠের পাতলা তারগুলি থেকে আলোর অবরোধের মতো ব্যবহারিক উদ্বেগের কারণে হয়। শকলি-কুইসার সীমা শুধুমাত্র একটি একক পিএন জংশন সহ প্রচলিত সৌর কোষের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য; একাধিক স্তর সহ সৌর কোষগুলি এই সীমা অতিক্রম করতে পারে (এবং করতে পারে), এবং তাই সৌর তাপীয় এবং অন্যান্য কিছু সৌর শক্তি ব্যবস্থাও করতে পারে। চরম সীমাতে, অসীম সংখ্যক স্তর সহ একটি বহু-সংযোগকারী সৌর কোষের জন্য, সংশ্লিষ্ট সীমা হল সাধারণ সূর্যালোকের জন্য 68.7%, অথবা ঘনীভূত সূর্যালোক ব্যবহার করে 86.8% (সৌর কোষের দক্ষতা দেখুন)। পটভূমি সিলিকন-এর মতো একটি ঐতিহ্যবাহী কঠিন-অবস্থা অর্ধপরিবাহীতে, একটি সৌর কোষ দুটি ডোপড স্ফটিক দিয়ে তৈরি করা হয়, একটি এন-টাইপ অর্ধপরিবাহী, যার অতিরিক্ত মুক্ত ইলেকট্রন রয়েছে এবং অন্যটি পি-টাইপ অর্ধপরিবাহী, যার মুক্ত ইলেকট্রনের অভাব রয়েছে, যাকে "গর্ত" বলা হয়। যখন প্রাথমিকভাবে একে অপরের সংস্পর্শে রাখা হয়, তখন এন-টাইপ অংশের কিছু ইলেকট্রন পি-টাইপে প্রবাহিত হয়ে অনুপস্থিত ইলেকট্রনগুলি "পূরণ" করে। অবশেষে দুটি পদার্থের ফার্মি স্তরকে সমান করার জন্য সীমানা জুড়ে যথেষ্ট পরিমাণে প্রবাহিত হবে। ফলাফল হল ইন্টারফেসের একটি অঞ্চল, পি-এন জংশন, যেখানে ইন্টারফেসের প্রতিটি পাশে চার্জ বাহকগুলি হ্রাস পায়। সিলিকোনে, ইলেকট্রনের এই স্থানান্তর প্রায় 0.6 ভি থেকে 0.7 ভি সম্ভাব্য বাধা তৈরি করে। যখন উপাদানটি রোদে স্থাপন করা হয়, তখন সূর্যালোক থেকে ফোটনগুলি অর্ধপরিবাহীর পি-টাইপ দিকে শোষিত হতে পারে, যার ফলে ভ্যালেন্স ব্যান্ডে ইলেকট্রনগুলি পরিবাহিতা ব্যান্ডে শক্তিতে উন্নীত হয়। এই প্রক্রিয়াটিকে ফটোএক্সাইটেশন বলা হয়। নামটি থেকে বোঝা যায়, পরিবাহী ব্যান্ডের ইলেকট্রনগুলি অর্ধপরিবাহীর চারপাশে চলাচল করতে স্বাধীন। যখন একটি ভার পুরো কোষ জুড়ে স্থাপন করা হয়, তখন এই ইলেকট্রনগুলি পি-টাইপ দিক থেকে এন-টাইপ দিকে প্রবাহিত হবে, বাহ্যিক বর্তনীর মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় শক্তি হারাবে এবং তারপর পি-টাইপ উপাদানের মধ্যে ফিরে যাবে যেখানে তারা পিছনে রেখে যাওয়া ভ্যালেন্স-ব্যান্ড গর্তগুলির সাথে পুনরায় মিলিত হতে পারে। এইভাবে, সূর্যালোক একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে। সীমা শক্লি-কুইসার সীমা গণনা করা হয় আগত সূর্যালোকের প্রতি ফোটনে নিষ্কাশিত বৈদ্যুতিক শক্তির পরিমাণ পরীক্ষা করে। বেশ কয়েকটি বিবেচনার বিষয় রয়েছেঃ ব্ল্যাকবডি বিকিরণ যে কোনও উপাদান, যা পরম শূন্য (0 কেলভিন) নয়, ব্ল্যাক-বডি বিকিরণ প্রভাবের মাধ্যমে বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বিকিরণ নির্গত করে। কক্ষ তাপমাত্রায় একটি কোষে, এটি কোষে পতিত সমস্ত শক্তির প্রায় 7 শতাংশ প্রতিনিধিত্ব করে। একটি কোষে হারিয়ে যাওয়া যে কোনও শক্তি তাপে পরিণত হয়, তাই কোষে যে কোনও অদক্ষতা যখন সূর্যের আলোতে রাখা হয় তখন কোষের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়। কোষের তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে পরিবহন এবং পরিচলন দ্বারা বহির্গামী বিকিরণ এবং তাপ হ্রাসও বৃদ্ধি পায়, যতক্ষণ না একটি ভারসাম্য পৌঁছায়। বাস্তবে, এই ভারসাম্য সাধারণত 360 কেলভিনের মতো উচ্চ তাপমাত্রায় পৌঁছায় এবং ফলস্বরূপ, কোষগুলি সাধারণত তাদের কক্ষ-তাপমাত্রার রেটিংয়ের চেয়ে কম দক্ষতায় কাজ করে। মডিউল ডেটাশিটগুলি সাধারণত এই তাপমাত্রার নির্ভরশীলতাকে (এনওসিটি-নামমাত্র অপারেটিং সেল তাপমাত্রা) হিসাবে তালিকাভুক্ত করে। স্বাভাবিক তাপমাত্রায় একটি "ব্ল্যাকবডি"-র জন্য, এই বিকিরণের একটি খুব ছোট অংশ (প্রতি একক সময়ের সংখ্যা এবং "কোষ"-এর জন্য "সি" দ্বারা প্রদত্ত প্রতি একক এলাকা) হল ব্যান্ড ফাঁকের চেয়ে বেশি শক্তি সম্পন্ন ফোটন (সিলিকনের জন্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় 1.1 মাইক্রনের কম), এবং এই ফোটনের কিছু অংশ (শকলি এবং কুইসার ফ্যাক্টর টি. সি ব্যবহার করে) ইলেকট্রন এবং গর্তের পুনর্মিলনের মাধ্যমে উৎপন্ন হয়, যা অন্যথায় উৎপন্ন হতে পারে এমন তড়িৎপ্রবাহের পরিমাণ হ্রাস করে। এটি একটি খুব ছোট প্রভাব, তবে শক্লি এবং কুইসার ধরে নেন যে কোষ জুড়ে ভোল্টেজ শূন্য (শর্ট সার্কিট বা কোনও আলো নেই) হলে পুনঃসংযোগের মোট হার (নীচে দেখুন) ব্ল্যাকবডি বিকিরণের সাথে আনুপাতিক। পুনর্মিলনের এই হার দক্ষতায় নেতিবাচক ভূমিকা পালন করে। শকলি এবং কুইসার 300 কে-তে সিলিকনের জন্য প্রতি সেকেন্ডে প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে 1700 ফোটন গণনা করেন। একটি ফোটনের পুনঃসংযোগ শোষণ একটি ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়া তৈরি করে, যা সম্ভাব্যভাবে স্রোতে অবদান রাখতে পারে। যাইহোক, বিস্তারিত ভারসাম্যের নীতি অনুসারে বিপরীত প্রক্রিয়াটিও অবশ্যই সম্ভব হতে হবেঃ একটি ইলেকট্রন এবং একটি গর্ত মিলিত হতে পারে এবং পুনরায় মিলিত হতে পারে, একটি ফোটন নির্গত করে। এই প্রক্রিয়াটি কোষের কার্যকারিতা হ্রাস করে। অন্যান্য পুনর্মিলন প্রক্রিয়াও বিদ্যমান থাকতে পারে (নীচে "অন্যান্য বিবেচনা" দেখুন), তবে এটি একেবারেই প্রয়োজন। শকলি-কুইসার মডেলে, পুনঃসংযোগের হার কোষ জুড়ে ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে তবে কোষে আলো পড়ে কিনা তা একই। একটি ফ্যাক্টর এফসি পুনর্মিলনের অনুপাত দেয় যা মোট পুনর্মিলনের সাথে বিকিরণ তৈরি করে, তাই প্রতি একক এলাকায় পুনর্মিলনের হার যখন V = 0 হয় 2tcQc/fc এবং এইভাবে নির্ভর করে কিউসি, ব্যান্ড-ফাঁক শক্তির উপরে ব্ল্যাকবডি ফোটনের প্রবাহ। 2-এর ফ্যাক্টরটি এই ধারণার উপর অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছিল যে কোষ দ্বারা নির্গত বিকিরণ উভয় দিকেই যায়। (ছায়াময় দিকে প্রতিফলিত পৃষ্ঠ ব্যবহার করা হলে এটি আসলে বিতর্কিত।) যখন ভোল্টেজ শূন্য হয় না, তখন চার্জ বাহক (ইলেক্ট্রন এবং গর্ত)-এর ঘনত্ব পরিবর্তিত হয় (শকলি ডায়োড সমীকরণ দেখুন), এবং লেখকদের মতে পুনর্মিলনের হার পরিবর্তিত হয় এক্সপ (ভি/ভিসি)-এর একটি ফ্যাক্টর দ্বারা, যেখানে ভিসি হল কোষের তাপমাত্রার সমতুল্য ভোল্টেজ, বা "তাপীয় ভোল্টেজ", অর্থাৎ (q হল একটি ইলেক্ট্রনের চার্জ)। সুতরাং এই মডেলে পুনর্মিলনের হার, ব্যান্ড-গ্যাপ শক্তির উপরে ব্ল্যাকবডি বিকিরণের এক্সপো (ভি/ভি. সি) গুণের আনুপাতিকঃ (এটি আসলে একটি আনুমানিক, যতক্ষণ পর্যন্ত কোষটি ব্ল্যাক বডি হিসাবে কাজ করার জন্য যথেষ্ট পুরু, ততক্ষণ আরও সঠিক অভিব্যক্তি সর্বাধিক তাত্ত্বিক দক্ষতার পার্থক্য যদিও 200মি. ভি-এর নিচে ক্ষুদ্র ব্যান্ডগ্যাপ ব্যতীত নগণ্যভাবে ছোট।) আগত সূর্যালোকের কারণে নয় এমন ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়া উৎপাদনের হার একই থাকে, তাই পুনঃসংযোগ বিয়োগ স্বতঃস্ফূর্ত উৎপাদন যেখানে হয় (শক্লি এবং কুইসার এফসি-কে একটি ধ্রুবক হিসাবে গ্রহণ করেন, যদিও তারা স্বীকার করেন যে এটি নিজেই ভোল্টেজের উপর নির্ভর করতে পারে।) সূর্যালোকের কারণে ইলেকট্রন-গর্ত জোড়া উৎপাদনের হার হল যেখানে প্রতি একক এলাকায় কোষের উপর পড়া ব্যান্ড-ফাঁক শক্তির উপরে ফোটনের সংখ্যা, এবং টিএস হল এগুলির ভগ্নাংশ যা একটি ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়া উৎপন্ন করে। উৎপাদনের এই হারকে ইশ বলা হয় কারণ এটি "শর্ট সার্কিট" বিদ্যুৎ (প্রতি একক এলাকা)। যখন একটি ভার থাকে, তখন V শূন্য হবে না এবং সূর্যালোকের কারণে জোড়া উৎপাদনের হারের সমান বিদ্যুৎ থাকে বিয়োগ পুনঃসংযোগ এবং স্বতঃস্ফূর্ত উৎপাদনের মধ্যে পার্থক্যঃ ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ তাই দেওয়া হয় (ধরে নেওয়া হয় যে fc ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে না) দ্বারা। কোষ থেকে এই পরিমাণ শক্তি বের করা আসলে সম্ভব নয়, তবে আমরা কাছাকাছি যেতে পারি (নীচে "ইম্পিডেন্স ম্যাচিং" দেখুন)। ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজের সাথে ব্যান্ড-গ্যাপ ভোল্টেজ শক্লি এবং কুইসার কল ভি-এর অনুপাত ওপেন-সার্কিট পরিস্থিতিতে, আমাদের উপসর্গহীনভাবে রয়েছে, এটি সূর্যের তাপমাত্রার সমতুল্য ভোল্টেজ দেয় বা কোথায়। অনুপাতটি শূন্যের দিকে যাওয়ার সাথে সাথে ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজটি ব্যান্ড-গ্যাপ ভোল্টেজে যায় এবং এটি একটিতে যাওয়ার সাথে সাথে ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজটি শূন্যে চলে যায়। এই কারণেই কোষ গরম হলে কার্যকারিতা কমে যায়। প্রকৃতপক্ষে এই অভিব্যক্তিটি সূর্যের তাপমাত্রায় একটি তাপ উৎস থেকে প্রাপ্ত কাজের পরিমাণের তাপগতিবিদ্যার উপরের সীমা এবং কোষের তাপমাত্রায় একটি হিট সিঙ্ককে উপস্থাপন করে। যেহেতু একটি ইলেক্ট্রনকে ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে পরিবহন ব্যান্ডে নিয়ে যাওয়ার জন্য শক্তির প্রয়োজন হয়, তাই শুধুমাত্র সেই পরিমাণের বেশি শক্তির ফোটনগুলি একটি ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়া তৈরি করবে। সিলিকোনে পরিবহন ব্যান্ডটি ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে প্রায় 1.1 ই. ভি দূরে থাকে, এটি প্রায় 1.1 মাইক্রন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ইনফ্রারেড আলোর সাথে মিলে যায়। অন্য কথায়, লাল, হলুদ এবং নীল আলোর ফোটন এবং কিছু নিকট-ইনফ্রারেড বিদ্যুৎ উৎপাদনে অবদান রাখবে, যেখানে রেডিও তরঙ্গ, মাইক্রোওয়েভ এবং বেশিরভাগ ইনফ্রারেড ফোটন বিদ্যুৎ উৎপাদনে অবদান রাখবে না। এটি সূর্য থেকে নিষ্কাশিত শক্তির পরিমাণের উপর একটি তাৎক্ষণিক সীমাবদ্ধতা স্থাপন করে। AM1.5 সূর্যালোকের 1,000 ডাব্লু/মি2-এর মধ্যে, এর প্রায় 19 শতাংশের 1.1 ই. ভি-র কম শক্তি রয়েছে এবং এটি একটি সিলিকন কোষে শক্তি উৎপাদন করবে না। ক্ষতির ক্ষেত্রে আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ অবদানকারী হ 'ল ব্যান্ডগ্যাপ শক্তির উপরে এবং বাইরে যে কোনও শক্তি হারিয়ে যায়। যদিও নীল আলোর শক্তি লাল আলোর শক্তির প্রায় দ্বিগুণ, সেই শক্তি একটি একক পিএন জংশন সহ ডিভাইস দ্বারা ধরা হয় না। একটি নীল ফোটন দ্বারা আঘাত করলে ইলেক্ট্রনটি উচ্চতর শক্তির সাথে নির্গত হয়, তবে এটি পি-এন জংশনের দিকে যাওয়ার সাথে সাথে এই অতিরিক্ত শক্তি হারায় (শক্তিটি তাপে রূপান্তরিত হয়)। এটি আপতিত সূর্যালোকের প্রায় 33 শতাংশের জন্য দায়ী, যার অর্থ, সিলিকনের জন্য, শুধুমাত্র বর্ণালী ক্ষতি থেকে প্রায় 48 শতাংশ তাত্ত্বিক রূপান্তর দক্ষতার সীমা রয়েছে, অন্যান্য সমস্ত কারণ উপেক্ষা করে। ব্যান্ডগ্যাপ নির্বাচনের ক্ষেত্রে একটি বিনিময় রয়েছে। যদি ব্যান্ড ফাঁক বড় হয়, তবে অনেক ফোটন জোড়া তৈরি করে না, অন্যদিকে যদি ব্যান্ড ফাঁক ছোট হয়, তবে ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়ায় ততটা শক্তি থাকে না। শকলি এবং কুইসার বর্ণালী ক্ষতির সঙ্গে যুক্ত দক্ষতা ফ্যাক্টরকে "চূড়ান্ত দক্ষতা ফাংশন" বলে অভিহিত করেন। শকলি এবং কুইসার গণনা করেছেন যে সূর্যালোকের জন্য সর্বোত্তম ব্যান্ড ফাঁক হল 1.1 ই. ভি, যা সিলিকনের জন্য মান, এবং 44 শতাংশ একটি দেয়। তারা সূর্যালোকের জন্য 6000K এর ব্ল্যাকবডি বিকিরণ ব্যবহার করে এবং দেখতে পায় যে সর্বোত্তম ব্যান্ড ব্যবধানের তখন 2.20 kTs শক্তি থাকবে। (সেই মান অনুযায়ী, ব্ল্যাকবডি বিকিরণ শক্তির 22 শতাংশ ব্যান্ড ব্যবধানের নিচে থাকবে।) আরও সঠিক বর্ণালী ব্যবহার করা কিছুটা ভিন্ন সর্বোত্তম দিতে পারে। 6000 কে-তে একটি ব্ল্যাকবডি প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে 7348 ডাব্লু রাখে, তাই 44 শতাংশের মান এবং প্রতি জুলের ফোটনের মান (1.9 ভি ব্যান্ড ফাঁকের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, শক্লি এবং কুইসার দ্বারা ব্যবহৃত মান) প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে প্রতি সেকেন্ডে ফোটনের সমান দেয়। ইম্পিডেন্স ম্যাচিং যদি লোডের রেজিস্ট্যান্স খুব বেশি হয়, তবে কারেন্ট খুব কম হবে, অন্যদিকে যদি লোড রেজিস্ট্যান্স খুব কম হয়, তবে এর উপর ভোল্টেজ ড্রপ খুব কম হবে। একটি সর্বোত্তম লোড প্রতিরোধ রয়েছে যা প্রদত্ত আলোকসজ্জার স্তরে সৌর কোষ থেকে সর্বাধিক শক্তি আকর্ষণ করবে। শকলি এবং কুইসার ইমপিডেন্স ম্যাচিং ফ্যাক্টরের সাথে নিষ্কাশিত শক্তির অনুপাতকে কল করেন। (একে ফিল ফ্যাক্টরও বলা হয়।) সর্বোত্তমটি বিপরীত বক্ররেখার আকৃতির উপর নির্ভর করে। খুব কম আলোকসজ্জার জন্য, বক্ররেখাটি কমবেশি একটি তির্যক রেখা এবং 1/4 হবে। কিন্তু উচ্চ আলোকসজ্জার জন্য, 1-এর কাছে যায়। শক্লি এবং কুইসার একটি গ্রাফ দেন যা ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজের সাথে তাপীয় ভোল্টেজের অনুপাতের একটি ফাংশন হিসাবে দেখায়। লেখকদের মতে, এই অনুপাতটি ভালভাবে আনুমানিক, যেখানে কারণগুলির সংমিশ্রণ, যেখানে সূর্যের কঠিন কোণকে π দ্বারা ভাগ করা হয়। লেখকদের মতে, আলোর ঘনত্ব ছাড়া আলোর সর্বাধিক মান (উদাহরণস্বরূপ প্রতিফলক সহ) ঠিক, বা। এবং এর উপরে উল্লিখিত মানগুলি ব্যবহার করে, এটি ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজের সাথে তাপীয় ভোল্টেজের অনুপাত 32.4 (ব্যান্ড ফাঁকের 77 শতাংশের সমান) দেয়। লেখকরা সেই সমীকরণটি বের করেছেন যা খুঁজে বের করার জন্য সমাধান করা যেতে পারে, সর্বোত্তম ভোল্টেজ এবং তাপীয় ভোল্টেজের অনুপাত। 32. 4 এর জন্য, আমরা 29.0 এর সমান পাই। তারপরে ইমপিডেন্স ম্যাচিং ফ্যাক্টর খুঁজে বের করতে সূত্রটি ব্যবহার করা যেতে পারে। 32. 4 এর জন্য, এটি 86.5% এ আসে। সব মিলিয়ে শুধুমাত্র বর্ণালীর ক্ষতির কথা বিবেচনা করলে, একটি সৌর কোষের তাত্ত্বিক দক্ষতা সর্বোচ্চ 48 শতাংশ (বা শক্লি এবং কুইসারের মতে 44 শতাংশ-তাদের "চূড়ান্ত দক্ষতা ফ্যাক্টর")। এইভাবে বর্ণালীর ক্ষতি হারানো শক্তির বিশাল সংখ্যাগরিষ্ঠতার প্রতিনিধিত্ব করে। পুনঃসংযোগ এবং আই বনাম ভি বক্ররেখার প্রভাব সহ, দক্ষতা নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা বর্ণনা করা হয়েছেঃ যেখানে, এবং যথাক্রমে চূড়ান্ত দক্ষতা ফ্যাক্টর, ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ ভিওপি এবং ব্যান্ড-গ্যাপ ভোল্টেজ ভিজির অনুপাত, এবং প্রতিবন্ধকতা ম্যাচিং ফ্যাক্টর (সমস্ত উপরে আলোচনা করা হয়েছে), এবং ভিসি হল তাপীয় ভোল্টেজ, এবং ভিএস হল সূর্যের তাপমাত্রার সমতুল্য ভোল্টেজ। 1 হিসাবে ধরা যাক, এবং তিনটি কারণের জন্য উপরে উল্লিখিত 44 শতাংশ, 77 শতাংশ এবং 86.5% মানগুলি ব্যবহার করলে সামগ্রিক দক্ষতা প্রায় 29 শতাংশ হয়। শক্লি এবং কুইসার তাদের বিমূর্ত অর্থে 30 শতাংশ বলেছেন, তবে বিস্তারিত গণনা দেন না। আরও সাম্প্রতিক একটি তথ্যসূত্র, একটি একক-সংযোগকারী কোষের জন্য, প্রায় 33.7%, বা AM1.5-এ প্রায় 337 W/m2-এর একটি তাত্ত্বিক শীর্ষ কর্মক্ষমতা প্রদান করে। যখন প্রতিফলক বা লেন্স ব্যবহার করে সূর্যালোকের পরিমাণ বাড়ানো হয়, তখন ফ্যাক্টর (এবং তাই) বেশি হবে। এটি এবং উভয়কেই উত্থাপন করে। শকলি এবং কুইসার একটি গ্রাফ অন্তর্ভুক্ত করে যা এর বিভিন্ন মানের জন্য ব্যান্ড ফাঁকের একটি ফাংশন হিসাবে সামগ্রিক দক্ষতা দেখায়। 1-এর মানের জন্য, গ্রাফটি 40 শতাংশের বেশি সর্বোচ্চ দক্ষতা দেখায়, যা 44 শতাংশের চূড়ান্ত দক্ষতার (তাদের গণনা দ্বারা) কাছাকাছি চলে আসে। শক্লি এবং কুইসারের কাজকে শুধুমাত্র সবচেয়ে মৌলিক পদার্থবিজ্ঞান হিসাবে বিবেচনা করা হয়; আরও বেশ কয়েকটি কারণ রয়েছে যা তাত্ত্বিক শক্তিকে আরও হ্রাস করে। সীমিত গতিশীলতা যখন একটি ইলেক্ট্রন আলোক-উদ্দীপনার মাধ্যমে নির্গত হয়, তখন এটি পূর্বে যে পরমাণুর সাথে আবদ্ধ ছিল তার একটি মোট ধনাত্মক চার্জ থাকে। স্বাভাবিক পরিস্থিতিতে, পরমাণুটি নিজেকে নিরপেক্ষ করার জন্য পার্শ্ববর্তী পরমাণু থেকে একটি ইলেক্ট্রন টানবে। সেই পরমাণু তখন অন্য পরমাণু থেকে একটি ইলেক্ট্রন অপসারণের চেষ্টা করবে, এবং আরও অনেক কিছু, একটি আয়নীকরণ শৃঙ্খল প্রতিক্রিয়া তৈরি করবে যা কোষের মধ্য দিয়ে চলে। যেহেতু এগুলিকে একটি ধনাত্মক আধানের গতি হিসাবে দেখা যেতে পারে, তাই এগুলিকে "গর্ত" হিসাবে উল্লেখ করা দরকারী, যা এক ধরনের ভার্চ্যুয়াল ধনাত্মক ইলেক্ট্রন। ইলেকট্রনের মতো, গর্তগুলি উপাদানটির চারপাশে ঘোরে এবং ইলেকট্রনের উৎসের দিকে আকৃষ্ট হয়। সাধারণত এগুলি কোষের পিছনের পৃষ্ঠে একটি বিদ্যুদ্বাহকের মাধ্যমে সরবরাহ করা হয়। এদিকে, পরিবহন-ব্যান্ড ইলেকট্রনগুলি সামনের পৃষ্ঠের বিদ্যুদ্বাহকগুলির দিকে এগিয়ে চলেছে। বিভিন্ন কারণে, সিলিকনের ছিদ্রগুলি ইলেকট্রনের তুলনায় অনেক ধীর গতিতে চলে। এর অর্থ হ 'ল সীমাবদ্ধ সময়ে যখন ইলেক্ট্রনটি পি-এন জংশনের দিকে এগিয়ে চলেছে, তখন এটি পূর্ববর্তী ফটোএক্সাইটেশন দ্বারা রেখে যাওয়া ধীরে ধীরে চলমান গর্তের সাথে মিলিত হতে পারে। যখন এটি ঘটে তখন ইলেক্ট্রনটি সেই পরমাণুতে পুনরায় একত্রিত হয় এবং শক্তি হারিয়ে যায় (সাধারণত সেই শক্তির একটি ফোটন নির্গমনের মাধ্যমে, তবে বিভিন্ন সম্ভাব্য প্রক্রিয়া রয়েছে)। পুনঃসংযোগ উৎপাদনের হারের উপর একটি ঊর্ধ্বসীমা স্থাপন করে; একটি নির্দিষ্ট হার অতিক্রম করার সময় এমন অনেক ছিদ্র থাকে যে নতুন ইলেকট্রনগুলি কখনই পি-এন জংশনে পৌঁছাতে পারবে না। সিলিকোনে এটি উপরে উল্লিখিত তাপীয় ক্ষতির তুলনায় স্বাভাবিক অপারেটিং পরিস্থিতিতে তাত্ত্বিক কর্মক্ষমতা আরও 10 শতাংশ হ্রাস করে। উচ্চ ইলেকট্রন (বা গর্ত) গতিশীলতা সহ উপাদানগুলি সিলিকন কর্মক্ষমতার উন্নতি করতে পারে; গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (জিএএ) কোষগুলি শুধুমাত্র এই প্রভাবের কারণে বাস্তব বিশ্বের উদাহরণগুলিতে প্রায় 5 শতাংশ লাভ করে। উজ্জ্বল আলোতে, উদাহরণস্বরূপ, যখন এটি আয়না বা লেন্স দ্বারা ঘনীভূত হয়, তখন এই প্রভাবটি বিবর্ধিত হয়। সাধারণ সিলিকন কোষগুলি দ্রুত পরিপূর্ণ হয়, যেখানে জিএএগুলি 1500 গুণের মতো উচ্চ ঘনত্বে উন্নতি করতে থাকে। ইলেকট্রন এবং গর্তের মধ্যে অ-বিকিরণ পুনঃসংযোগ একটি সৌর কোষে ক্ষতিকারক, তাই ডিজাইনাররা এটি হ্রাস করার চেষ্টা করেন। যাইহোক, রেডিয়েটিভ রিকম্বিনেশন-যখন একটি ইলেক্ট্রন এবং গর্ত পুনরায় একত্রিত হয়ে একটি ফোটন তৈরি করে যা কোষ থেকে বাতাসে বেরিয়ে আসে-অনিবার্য, কারণ এটি আলোর শোষণের সময়-বিপরীত প্রক্রিয়া। অতএব, শকলি-কুইসার গণনাটি বিকিরণমূলক পুনর্মিলনকে বিবেচনায় নেয়; তবে এটি (আশাবাদীভাবে) ধরে নেয় যে পুনর্মিলনের অন্য কোনও উৎস নেই। আরও বাস্তবসম্মত সীমা, যা শকলি-কুইসার সীমার চেয়ে কম, পুনর্মিলনের অন্যান্য কারণগুলি বিবেচনা করে গণনা করা যেতে পারে। এর মধ্যে রয়েছে ত্রুটি এবং শস্যের সীমানায় পুনর্মিলন। স্ফটিকাকার সিলিকোনে, যদিও কোনও স্ফটিকাকার ত্রুটি নেই, তবুও অগার পুনঃসংযোগ রয়েছে, যা বিকিরণমূলক পুনঃসংযোগের তুলনায় অনেক বেশি ঘটে। এটিকে বিবেচনায় নিয়ে, স্ফটিকাকার সিলিকন সৌর কোষের তাত্ত্বিক দক্ষতা 29.4% হিসাবে গণনা করা হয়েছিল। ফ্রিকোয়েন্সি-নির্ভর শোষণ শোষণের ফ্রিকোয়েন্সি নির্ভরতা এবং কার্যকরভাবে উপকরণগুলির প্রতিফলন সৌর কোষের দক্ষতা গণনা করার সময় বিবেচনায় নেওয়া যেতে পারে। শকলি-কুইজার সীমা অনুযায়ী, অর্ধপরিবাহীর সৌর কোষের দক্ষতা উপাদানটির ব্যান্ড ফাঁকের উপর নির্ভর করে। এখানে, এটি ধরে নেওয়া হয় যে অপটিক্যাল শোষণ উপাদানটির ব্যান্ড ফাঁকের উপরে শুরু হয়। তবে, সীমাবদ্ধ তাপমাত্রার কারণে, আলোকীয় ব্যবধানের নিচে আলোকীয় উত্তেজনা সম্ভব। তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে অপটিক্যাল ফাঁকের নীচে কাল্পনিক ডাইলেক্ট্রিক ফাংশনের লেজ থেকে আমরা এটি স্পষ্টভাবে দেখতে পারি। যেহেতু কাল্পনিক অস্তরক ফাংশনগুলি কম, অপটিক্যাল ফাঁকের নিচে অ-শূন্য হলেও, অপটিক্যাল ফাঁকের নীচে আলোর শোষণ হয়। যথেষ্ট পুরু পদার্থের জন্য এটি উল্লেখযোগ্য শোষণের কারণ হতে পারে। শক্লি-কুইজার সীমার মধ্যে, 100% আলোর শোষণ উপাদানটির ব্যান্ড ফাঁকের উপরে ধরে নেওয়া হয় যাতে প্রতিফলন শূন্যে হ্রাস পেলে সৌর কোষের সর্বোচ্চ সম্ভাব্য দক্ষতা খুঁজে পাওয়া যায়, উদাহরণস্বরূপ একটি প্রতিফলন-বিরোধী আবরণ ব্যবহার করে। যাইহোক, এই অনুমানের সমস্যাটি হ 'ল সীমাবদ্ধ তাপমাত্রায় উপাদানটির ব্যান্ড ফাঁকের নীচে শোষণকে অবহেলা করা হয় যা দক্ষতাকে প্রভাবিত করতে পারে। ব্যান্ড ফাঁকের নিচে শোষণের অন্তর্ভুক্তির সাথে সাথে শর্ট-সার্কিট কারেন্ট ইন্টিগ্রালের নিম্ন সীমাটি ব্যান্ড ফাঁক থেকে শূন্যে পরিবর্তিত হয় এবং তাই সমীকরণটিকে সংজ্ঞায়িত করা হয়; যেখানে Jsc হল শর্ট-সার্কিট কারেন্ট, A হল উপাদানটির পুরুত্ব নির্ভর শোষণ, Jph হল AM1.5 সৌর শক্তি প্রবাহ, এবং ω হল আলোর ফ্রিকোয়েন্সি। সীমা অতিক্রম করা এটি লক্ষ্য করা গুরুত্বপূর্ণ যে শক্লি এবং কুইসারের বিশ্লেষণ নিম্নলিখিত অনুমানগুলির উপর ভিত্তি করেঃ একটি ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়া আগত ফোটন প্রতি উত্তেজিত ইলেক্ট্রন-গর্ত জুটির শক্তির তাপীয় শিথিলতা ব্যান্ড ফাঁকের চেয়ে বেশি অ-ঘনীভূত সূর্যালোকের সাথে আলোকসজ্জা এই অনুমানগুলির কোনওটিই অগত্যা সত্য নয় এবং মৌলিক সীমা উল্লেখযোগ্যভাবে অতিক্রম করতে বেশ কয়েকটি ভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছে। মাল্টিজংশন কোষ উচ্চ দক্ষতার সৌর কোষের সর্বাধিক বিস্তৃত অনুসন্ধানের পথ হল মাল্টিজংশন ফটোভোলটাইক কোষ, যা "ট্যান্ডেম সেল" নামেও পরিচিত। এই কোষগুলি একাধিক পি-এন জংশন ব্যবহার করে, প্রতিটি বর্ণালীর একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সির সাথে সুরযুক্ত। এটি উপরে আলোচিত সমস্যাটিকে হ্রাস করে, যে একক প্রদত্ত ব্যান্ডগ্যাপ সহ একটি উপাদান ব্যান্ডগ্যাপের নীচে সূর্যালোক শোষণ করতে পারে না এবং ব্যান্ডগ্যাপের অনেক উপরে সূর্যালোকের পুরো সুবিধা নিতে পারে না। সবচেয়ে সাধারণ নকশায়, একটি উচ্চ-ব্যান্ডগ্যাপ সৌর কোষ উপরে বসে, উচ্চ-শক্তি, স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলো শোষণ করে এবং বাকিগুলি প্রেরণ করে। এর নীচে একটি নিম্ন-ব্যান্ডগ্যাপ সৌর কোষ রয়েছে যা কিছু নিম্ন-শক্তি, দীর্ঘ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলো শোষণ করে। এর নিচে আরও একটি কোষ থাকতে পারে, যার মোট চারটি স্তর রয়েছে। এই মাল্টিজংশন কোষগুলির মৌলিক দক্ষতা সীমার গণনা একক-সংযোগকারী কোষগুলির মতো একইভাবে কাজ করে, এই সতর্কতার সাথে যে কিছু আলো অন্যান্য ফ্রিকোয়েন্সিতে রূপান্তরিত হবে এবং কাঠামোর মধ্যে পুনরায় নির্গত হবে। এই বিষয়গুলি মাথায় রেখে মূল শকলি-কুইসার বিশ্লেষণের মতো পদ্ধতিগুলি ব্যবহার করে অনুরূপ ফলাফল পাওয়া যায়; একটি দ্বি-স্তর কোষ 42 শতাংশ দক্ষতা, তিন-স্তর কোষ 49 শতাংশ এবং একটি তাত্ত্বিক অনন্ত-স্তর কোষ 86 শতাংশ অ-ঘনীভূত সূর্যের আলোতে পৌঁছতে পারে। আজ অবধি উৎপাদিত বেশিরভাগ টেন্ডেম কোষ তিনটি স্তর ব্যবহার করে, নীল (উপরে), হলুদ (মাঝখানে) এবং লাল (নীচে)। এই কোষগুলির জন্য নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ অর্ধপরিবাহী ব্যবহার প্রয়োজন, যার ফলে এগুলির বেশিরভাগ গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (জিএএ) যৌগ দিয়ে তৈরি হয়, প্রায়শই লালের জন্য জার্মেনিয়াম, হলুদ রঙের জন্য জিএএ এবং নীল রঙের জন্য জিএআইএনপি2। মাইক্রোপ্রসেসর নির্মাণের মতো কৌশল ব্যবহার করে কিন্তু কয়েক সেন্টিমিটারের স্কেলে "চিপ" আকার সহ এগুলি তৈরি করা খুব ব্যয়বহুল। এমন ক্ষেত্রে যেখানে সম্পূর্ণ কার্যকারিতা একমাত্র বিবেচ্য বিষয়, এই কোষগুলি সাধারণ হয়ে উঠেছে; উদাহরণস্বরূপ, এগুলি স্যাটেলাইট অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যেখানে শক্তি-থেকে-ওজনের অনুপাত কার্যত প্রতিটি অন্যান্য বিবেচ্য বিষয়কে ছাপিয়ে যায়। এগুলি ঘনীভূত ফটোভোলটাইক প্রয়োগগুলিতেও ব্যবহার করা যেতে পারে (নীচে দেখুন), যেখানে একটি তুলনামূলকভাবে ছোট সৌর কোষ একটি বড় এলাকা পরিবেশন করতে পারে। ট্যান্ডেম কোষগুলি উচ্চ-কার্যকারিতা প্রয়োগের মধ্যে সীমাবদ্ধ নয়; এগুলি সস্তা কিন্তু কম দক্ষতার উপকরণ থেকে মাঝারি-দক্ষতার ফটোভোলটাইক তৈরি করতেও ব্যবহৃত হয়। একটি উদাহরণ হল নিরাকার সিলিকন সৌর কোষ, যেখানে ইউনি-সোলার এবং অন্যান্য সংস্থাগুলির কাছ থেকে বাণিজ্যিকভাবে ট্রিপল-জংশন ট্যান্ডেম সেল পাওয়া যায়। আলোর ঘনত্ব সূর্যালোক লেন্স বা আয়না দিয়ে অনেক বেশি তীব্রতায় কেন্দ্রীভূত করা যেতে পারে। শকলি-কুইসার গণনায় সূর্যালোকের তীব্রতা একটি মাপকাঠি, এবং আরও ঘনত্বের সাথে, তাত্ত্বিক দক্ষতার সীমা কিছুটা বৃদ্ধি পায়। তবে, তীব্র আলো যদি কোষকে উত্তপ্ত করে, যা প্রায়শই বাস্তবে ঘটে, তবে তাত্ত্বিক দক্ষতার সীমা সমস্ত বিষয় বিবেচনা করে নেমে যেতে পারে। বাস্তবে, আলোর ঘনত্ব ব্যবহার করা হবে কি না তা প্রাথমিকভাবে সৌর কোষের দক্ষতার সামান্য পরিবর্তন ছাড়াও অন্যান্য কারণের উপর ভিত্তি করে। এই কারণগুলির মধ্যে রয়েছে সৌর কোষের প্রতি এলাকার আপেক্ষিক খরচ বনাম লেন্স বা আয়নার মতো ফোকাসিং অপটিক্স, সূর্যালোক-ট্র্যাকিং সিস্টেমের খরচ, সৌর কোষের উপর সফলভাবে ফোকাস করা আলোর অনুপাত ইত্যাদি। সাধারণ লেন্স এবং বাঁকা আয়না, ফ্রেন্সেল লেন্স, ছোট সমতল আয়নার অ্যারে এবং লুমিনেসেন্ট সৌর কনসেন্ট্রেটর সহ সূর্যালোককে ঘনীভূত করার জন্য বিভিন্ন ধরনের অপটিক্যাল সিস্টেম ব্যবহার করা যেতে পারে। আরেকটি প্রস্তাব একটি পৃষ্ঠে মাইক্রোস্কোপিক সৌর কোষের একটি বিন্যাস ছড়িয়ে দেওয়ার এবং মাইক্রোলেনস অ্যারের মাধ্যমে তাদের উপর আলো কেন্দ্রীভূত করার পরামর্শ দেয়, অন্যদিকে আরেকটি প্রস্তাব একটি অর্ধপরিবাহী ন্যানোওয়্যার অ্যারের এমনভাবে নকশা করার পরামর্শ দেয় যাতে আলো ন্যানোওয়ারগুলিতে ঘনীভূত হয়। মধ্যবর্তী ব্যান্ড ফটোভোলটাইক একক স্ফটিক কাঠামোর মধ্যে মধ্য-শক্তির অবস্থা তৈরি করার জন্য কিছু কাজ করা হয়েছে। এই কোষগুলি বিদ্যমান সিলিকন নকশার সরলতার সাথে মাল্টি-জংশন কোষের কিছু সুবিধাকে একত্রিত করবে। অসীম ব্যান্ড সহ এই কোষগুলির জন্য একটি বিস্তারিত সীমা গণনা 77.2% এর সর্বোচ্চ দক্ষতার পরামর্শ দেয় আজ অবধি, এই কৌশলটি ব্যবহার করে কোনও বাণিজ্যিক কোষ তৈরি করা হয়নি। উপরে যেমন আলোচনা করা হয়েছে, ব্যান্ডগ্যাপের নিচে শক্তি সহ ফোটনগুলি সাধারণ একক-সংযোগকারী সৌর কোষে নষ্ট হয়। এই বর্জ্য হ্রাস করার একটি উপায় হল ফোটন আপকনভার্সন ব্যবহার করা, অর্থাৎ। মডিউলে এমন একটি অণু বা উপাদান অন্তর্ভুক্ত করা হয় যা দুই বা ততোধিক নিম্ন-ব্যান্ডগ্যাপ ফোটন শোষণ করতে পারে এবং তারপর একটি উপর-ব্যান্ডগ্যাপ ফোটন নির্গত করতে পারে। আরেকটি সম্ভাবনা হল দুই-ফোটন শোষণ ব্যবহার করা, তবে এটি শুধুমাত্র অত্যন্ত উচ্চ আলোর ঘনত্বে কাজ করতে পারে। তাপীয় ফোটন আপকনভার্সন তাপীয় আপকনভার্সন আপকনভার্টারে কম শক্তি সহ ফোটনগুলির শোষণের উপর ভিত্তি করে, যা গরম করে এবং উচ্চ শক্তি সহ ফোটনগুলি পুনরায় নির্গত করে। শোষণকারীর অবস্থার আলোকীয় ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ করে এবং কৌণিক-নির্বাচনী নির্গমন বৈশিষ্ট্যগুলি সুর করে আপকন্ভার্সন দক্ষতা উন্নত করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি প্ল্যানার থার্মাল আপকনভার্টিং প্ল্যাটফর্মের একটি সামনের পৃষ্ঠ থাকতে পারে যা একটি সংকীর্ণ কৌণিক পরিসরের মধ্যে নিম্ন-শক্তির ফোটনগুলিকে শোষণ করে এবং একটি পিছনের পৃষ্ঠ যা দক্ষতার সাথে শুধুমাত্র উচ্চ-শক্তির ফোটনগুলি নির্গত করে। একটি হাইব্রিড থার্মোফোটোভোলটাইক প্ল্যাটফর্ম যা তাপীয় রূপান্তরকে কাজে লাগায় তাত্ত্বিকভাবে অ-ঘনীভূত সূর্যালোক দ্বারা আলোকসজ্জার অধীনে 73 শতাংশ সর্বাধিক রূপান্তর দক্ষতা প্রদর্শন করার পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল। নন-আইডিয়াল হাইব্রিড প্ল্যাটফর্মগুলির একটি বিশদ বিশ্লেষণ যা 15 শতাংশ পর্যন্ত শোষণ/পুনরায় নির্গমন ক্ষতির জন্য অনুমতি দেয়, সি পি ভি কোষগুলির জন্য 45 শতাংশের সীমিত দক্ষতা মান অর্জন করে। হট ইলেক্ট্রন ক্যাপচার প্রধান ক্ষতির প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি হল ব্যান্ডগ্যাপের উপরে অতিরিক্ত বাহক শক্তি হ্রাসের কারণে। এতে অবাক হওয়ার কিছু নেই যে, স্ফটিক কাঠামোতে হারিয়ে যাওয়ার আগে বাহকদের শক্তি ধরার উপায় নিয়ে যথেষ্ট পরিমাণে গবেষণা হয়েছে। এর জন্য তদন্তের অধীনে একটি সিস্টেম হল কোয়ান্টাম ডট। একাধিক এক্সাইটন প্রজন্ম একটি সম্পর্কিত ধারণা হল অর্ধপরিবাহী ব্যবহার করা যা ব্যান্ড প্রান্তে একক ইলেক্ট্রনের পরিবর্তে প্রতি শোষিত ফোটনে একাধিক উত্তেজিত ইলেক্ট্রন তৈরি করে। এই প্রভাবের জন্য কোয়ান্টাম বিন্দুগুলি ব্যাপকভাবে তদন্ত করা হয়েছে এবং এগুলি প্রোটোটাইপ সৌর কোষে সৌর-প্রাসঙ্গিক তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য কাজ করে বলে দেখানো হয়েছে। একাধিক এক্সাইটন উৎপাদনের আরেকটি সহজ উপায় হল সিঙ্গলেট ফিশন (বা সিঙ্গলেট এক্সাইটন ফিশন) নামক একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে একটি সিঙ্গলেট এক্সাইটনকে নিম্ন শক্তির দুটি ট্রিপলেট এক্সাইটনে রূপান্তরিত করা হয়। এটি উচ্চতর তাত্ত্বিক দক্ষতার অনুমতি দেয় যখন একটি নিম্ন ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরের সাথে মিলিত হয় এবং 100% এর বেশি কোয়ান্টাম দক্ষতার খবর পাওয়া গেছে। এছাড়াও যেসব পদার্থে (উত্তেজিত) ইলেকট্রনগুলি অবশিষ্ট ইলেকট্রনগুলির সাথে দৃঢ়ভাবে মিথস্ক্রিয়া করে যেমন মট ইনসুলেটরগুলি একাধিক এক্সাইটন তৈরি করতে পারে। ফ্লুরোসেন্ট ডাউনকন্ভার্সন/ডাউনশিফটিং দক্ষতা বৃদ্ধির আরেকটি সম্ভাবনা হল ফ্লুরোসেন্ট উপাদানের সাহায্যে আলোর ফ্রিকোয়েন্সিকে ব্যান্ডগ্যাপ শক্তির দিকে রূপান্তর করা। বিশেষ করে, শকলি-কুইসার সীমা অতিক্রম করতে, ফ্লুরোসেন্ট উপাদানের জন্য একটি একক উচ্চ-শক্তির ফোটনকে বেশ কয়েকটি নিম্ন-শক্তির ফোটনে রূপান্তর করা প্রয়োজন (কোয়ান্টাম দক্ষতা> 1)। উদাহরণস্বরূপ, ব্যান্ডগ্যাপ শক্তির দ্বিগুণেরও বেশি একটি ফোটন ব্যান্ডগ্যাপ শক্তির উপরে দুটি ফোটনে পরিণত হতে পারে। বাস্তবে অবশ্য এই রূপান্তর প্রক্রিয়া তুলনামূলকভাবে অকার্যকর। যদি একটি খুব দক্ষ ব্যবস্থা পাওয়া যায়, তবে এই ধরনের উপাদান একটি অন্যথায় স্ট্যান্ডার্ড কোষের সামনের পৃষ্ঠে আঁকা যেতে পারে, যা সামান্য ব্যয়ে এর দক্ষতা বাড়ায়। এর বিপরীতে, ফ্লুরোসেন্ট ডাউনশিফটিং-এর অন্বেষণে যথেষ্ট অগ্রগতি হয়েছে, যা উচ্চ-শক্তির আলোকে (যেমন, অতিবেগুনী আলো) 1-এর চেয়ে কম কোয়ান্টাম দক্ষতা সহ নিম্ন-শক্তির আলোতে (যেমন, লাল আলো) রূপান্তরিত করে। কোষটি এই নিম্ন-শক্তির ফোটনগুলির প্রতি আরও সংবেদনশীল হতে পারে। রঙ, বিরল-মৃত্তিকা ফসফর এবং কোয়ান্টাম বিন্দুগুলি ফ্লুরোসেন্ট ডাউনশিফ্টিংয়ের জন্য সক্রিয়ভাবে তদন্ত করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, সিলিকন কোয়ান্টাম ডটগুলি সক্ষম ডাউনশিফটিং অত্যাধুনিক সিলিকন সৌর কোষগুলির দক্ষতা বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করেছে। থার্মোফোটোভোলটাইক ডাউনকন্ভারশন থার্মোফোটোভোলটাইক কোষগুলি ফসফোরেসেন্ট সিস্টেমের অনুরূপ, তবে ডাউনকন্ভার্টর হিসাবে কাজ করার জন্য একটি প্লেট ব্যবহার করে। প্লেটের উপর পড়া সৌর শক্তি, সাধারণত কালো রঙের ধাতু, নিম্ন-শক্তির আইআর হিসাবে পুনরায় নির্গত হয়, যা পরে একটি আইআর কোষে ধরা যায়। এটি একটি ব্যবহারিক আইআর কোষ উপলব্ধ হওয়ার উপর নির্ভর করে, তবে তাত্ত্বিক রূপান্তর দক্ষতা গণনা করা যেতে পারে। 0. 92 ই. ভি-র ব্যান্ডগ্যাপ সহ একটি রূপান্তরকারীর জন্য, দক্ষতা একটি একক-সংযোগকারী কোষের সাথে 54 শতাংশের মধ্যে সীমাবদ্ধ, এবং 85 শতাংশ আদর্শ উপাদানগুলিতে আলোকিত আলোকের জন্য, যার কোনও আলোকীয় ক্ষতি নেই এবং শুধুমাত্র বিকিরণ পুনঃসংযোগ রয়েছে। ম্যাথমেটিকা সফ্টওয়্যার প্রোগ্রাম ব্যবহার করে শকলি-কুইসার গণনার (পিডিএফ) পুনরুত্পাদন, থার্মোডাইনামিক দক্ষতা সীমা উল্লেখ দেখুন। এই কোডটি এই নিবন্ধের সমস্ত গ্রাফ গণনা করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। লুক, আন্তোনিও এবং আন্তোনিও মার্টি। "অধ্যায় 4: ফটোভোলটাইক রূপান্তর এবং নতুন প্রজন্মের সৌর কোষের তাত্ত্বিক সীমাবদ্ধতা।" এড। অ্যান্টোনিও লুক এবং স্টিভেন হেগেডাস। ফটোভোলটাইক বিজ্ঞান ও প্রকৌশলের হ্যান্ডবুক। দ্বিতীয় সংস্করণ। এন. পি : জন উইলি অ্যান্ড সন্স, 2011। 130-68। প্রিন্ট করুন। শক্তি রূপান্তর সেমিকন্ডাক্টর যন্ত্র ফটোভোলটাইক ইনফ্রারেড সৌর কোষ