A napelemek jelenlegi alacsony konverziós hatásfokának fő oka az "alacsony-energiájú fotonenergia" és a "nagy-energiájú fotonenergia" elvesztése, amelyek mindkettő körülbelül 40%-ra korlátozza a napelemek elméleti határhatékonyságát. Az alábbiakban röviden ismertetjük az egyes veszteségmechanizmusok javítási módszereit.
1. Csökkentse az alacsony-energiájú fotonenergia veszteséget
Kis sávszélességű optoelektronikai félvezető anyagot használva például a tipikus kristályos szilícium sávszélessége 1,1 eV, tehát csak 1100 nm-nél rövidebb hullámhosszúságú fotonokat képes elnyelni.
2. Csökkentse a nagy energiájú fotonenergia veszteséget
Nagy sávszélességű optoelektronikai félvezető anyagok alkalmazása. Összefoglalva az első két pontot, a több-sávszélességű félvezető anyagok kombinációja hatékonyan javíthatja a különböző energiájú fotonok felhasználási arányát.
3. Csökkentse az abszorpciós hatékonyságot és a visszaverődési veszteséget: (1) próbáljon meg nagy fényelnyelési együtthatójú félvezető anyagokat használni; (2) csökkentse a fémelektródák területét, és használjon átlátszó vezető elektródákat egyes fémelektródák helyettesítésére; (3) növeli az anyagok felületi érdességét, fényvisszaverő réteg anyaga a felületi visszaverődés okozta visszaverődési veszteség csökkentése érdekében.
4. Csökkentse a nyitott áramkör feszültségveszteségét. Állítsa be a szennyeződések koncentrációját és a nyersanyagok Fermi szintjét.
5. Csökkentse a kitöltési tényező veszteségét: (1) használjon felületi passzivációs réteget a napelem felületén vagy a hátsó elektródán lévő lelógó kötések csökkentésére; (2) nagy-tisztaságú (alacsony-szennyeződésű) napelem-anyagokat és jobb gyártási folyamatokat használjon az eszközök belső térfogat-rekombinációjának csökkentése érdekében; (3) Használjon jó vezetőket elektródaként, és alkalmazzon jobb elektródaszerkezet-tervezést a soros ellenállás csökkentése érdekében.
