Thermodynamic efficiency limit
ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ದಕ್ಷತೆಯ ಮಿತಿಯು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಂಪೂರ್ಣ ಗರಿಷ್ಠ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಮೌಲ್ಯವು ಸುಮಾರು 86 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟಿದೆ, ಇದು ಚಂಬಡಲ್-ನೊವಿಕೋವ್ ದಕ್ಷತೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಸೂರ್ಯನ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಹೊರಸೂಸಲ್ಪಟ್ಟ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ತಾಪಮಾನದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ನೋಟ್ ಮಿತಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಅಂದಾಜು. ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿಣಾಮ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿವರ್ತನೆ ಸಾಧನಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ದಕ್ಷತೆಯ ಮಿತಿಗೆ ಒಳಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ. ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವಸ್ತುವಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳ ಶಕ್ತಿಯು ಉಪಯುಕ್ತ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಂಡರೆ ಮಾತ್ರ ಶಾಖವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರದ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಫೋಟಾನ್ಗಳಿಗೆ, ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರದ ಮೇಲಿರುವ ಶಕ್ತಿಯ ಒಂದು ಭಾಗವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಉಪಯುಕ್ತ ಔಟ್ಪುಟ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಫೋಟಾನ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟಾಗ, ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರದ ಮೇಲಿರುವ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಾಹಕ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಾಹಕಗಳ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯು ಸಮತೋಲನ ವೇಗಕ್ಕೆ ನಿಧಾನವಾಗುವುದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಫೋನಾನ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ಶಾಖವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಿತಿಯನ್ನು ಮೀರಿ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಬಹು ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಸೌರ ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಸಣ್ಣ ತೊಟ್ಟಿಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸುವ ಮೂಲಕ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ತೊಟ್ಟಿಗೆ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ದಕ್ಷತೆಯ ಮಿತಿಯು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ಜೀವಕೋಶಗಳ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಮಿತಿಗಳನ್ನು (ಮಲ್ಟಿ-ಜಂಕ್ಷನ್ ಕೋಶಗಳು ಅಥವಾ ಟಂಡೆಮ್ ಕೋಶಗಳು ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ) ನ್ಯಾನೊಹಬ್ನಲ್ಲಿ ಆನ್ಲೈನ್ ಸಿಮ್ಯುಲೇಟರ್ ಬಳಸಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದು. ವಿವಿಧ ಸೌರ ಕೋಶ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಿಗೆ ದಕ್ಷತೆಯ ಮಿತಿಗಳು ವಿವಿಧ ಸೌರ ಕೋಶ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಿಗೆ ಉಷ್ಣಬಲದ ದಕ್ಷತೆಯ ಮಿತಿಗಳು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿವೆಃ ಏಕ ಜಂಕ್ಷನ್ಗಳು ≈ 33% 3-ಕೋಶ ರಾಶಿಗಳು ಮತ್ತು ಅಶುದ್ಧ ಪಿವಿಗಳು ≈ 50% ಬಿಸಿ ವಾಹಕ-ಅಥವಾ ಪರಿಣಾಮ ಅಯಾನೀಕರಣ-ಆಧಾರಿತ ಸಾಧನಗಳು ≈ 54-68% ವಾಣಿಜ್ಯ ಮಾಡ್ಯೂಲ್ಗಳು ≈ 12-21% ಸೌರ ಕೋಶವಾಗಿದ್ದು, AM1.5 ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗೆ ಅಪ್ಕನ್ವರ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು 2ಇವಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗ್ಯಾಪ್ ≈ 50.7% ಎಕ್ಸೈಟೋನಿಕ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ದಕ್ಷತೆಯ ಮಿತಿಯು ಅಜೈವಿಕ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಸೌರ ಕೋಶಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ ಬದ್ಧ ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಂತರ ಎಕ್ಸೈಟಾನ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳಿಂದ ಮುಕ್ತ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಶಾಕ್ಲಿ ಮತ್ತು ಕ್ವಿಸರ್ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ, ಪ್ರಚೋದಕ ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಮತ್ತು ಅಜೈವಿಕ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ (ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಚೋದಕ-ಬಂಧಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ) ದಕ್ಷತೆಯು 31 ಪ್ರತಿಶತವನ್ನು ಮೀರಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ವಾಹಕ ಗುಣಾಕಾರದೊಂದಿಗೆ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ದಕ್ಷತೆಯ ಮಿತಿಗಳು ವಾಹಕ ಗುಣಾಕಾರವು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರತಿ ಫೋಟಾನ್ಗೆ ಬಹು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಿ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತೀಕ ಕೋಶಗಳ ದಕ್ಷತೆಯ ಮಿತಿಗಳು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರಬಹುದು. ಸೂರ್ಯನ ಏಕಾಗ್ರತೆಯಿಲ್ಲದ ಕಪ್ಪು-ದೇಹದ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಚಾಲಿತವಾದ ಸೌರ ಕೋಶಕ್ಕೆ, ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಗರಿಷ್ಠ ದಕ್ಷತೆಯು ಶೇಕಡಾ 43 ರಷ್ಟಿದ್ದರೆ, ಸೂರ್ಯನ ಪೂರ್ಣ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಚಾಲಿತವಾದ ಸೌರ ಕೋಶಕ್ಕೆ, ದಕ್ಷತೆಯ ಮಿತಿಯು ಶೇಕಡಾ 85 ರಷ್ಟಿದೆ. ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ವಿಕಿರಣ ಪುನಸ್ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ವಾಹಕ ಗುಣಾಕಾರವನ್ನು ಬಳಸಿದಾಗ ಮಾತ್ರ ದಕ್ಷತೆಯ ಈ ಉನ್ನತ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಸಾಧ್ಯ. ಸೌರ ಕೋಶ ಶಕ್ತಿ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆಯ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ ಫೋಟೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪರಿಣಾಮ ಸೌರ ಕೋಶ ದಕ್ಷತೆಯ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಫೋಟೋವೋಲ್ಟಾಯಿಕ್ಸ್ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು