광전 소자는 상부 전지 및 전기 절연층에 의해 분리된 하부 전지를 포함한다. 전지들과 층들은 단일 결정 구조물로서 제조되고, 개별적인 전기 접촉부들은 각각의 전지로부터 전류의 독립적인 추출을 허용하도록 상부 및 하부 전지에 대해 제공된다. 상부 전지는 상부 전지에 의해 흡수되지 않고 변환되지 않는 입사되는 낮은 에너지 광자들이 변환을 위해 하부 전지로 전파할 수 있도록 하기 위해, 하부 전지보다 더 넓은 밴드갭을 갖는다. 2개의 밴드갭들은 관심있는 스펙트럼 범위들을 수용하도록 선택될 수 있다. 상기 장치는 2개의 전지들의 밴드갭들과 연관된 상이한 파장 범위들을 갖는 2개의 광자 소스들을 포함하는 시스템에 포함되어, 각각의 전지가 하나의 소스로부터의 광자들을 변환할 수 있다. 하나의 소스는 태양일 수 있고, 다른 하나는 열원과 같은 로컬 광자 소스일 수 있다. 대안적으로, 두 광자 소스들은 로컬 소스들일 수 있다. 장치의 동작은 직렬식 전지 또는 MIMS 배치 또는 이 둘로서 상부 전지를 구성함으로써 추가적으로 최적화 및 확장될 수 있다.
A photovoltaic system includes a photovoltaic device that includes a lower photovoltaic cell fabricated from semiconductor material having a first bandgap, and having first electrical contacts for extraction of current from the lower cell; an electrically insulating layer monolithically fabricated on the lower photovoltaic cell; and an upper photovoltaic cell monolithically fabricated on the electrically insulating layer from semiconductor material having a second bandgap larger than the first bandgap, and having second electrical contacts for extraction of current from the upper cell. The photovoltaic system also includes one or more first photon sources operable to supply photons to the photovoltaic device, the photons having wavelengths in a first wavelength range associated primarily with the first bandgap. The photovoltaic system further includes one or more second photon sources operable to supply photons to the photovoltaic device, the photons having wavelengths in a second wavelength range primarily associated with the second bandgap.