Shockley–Queisser limit
இயற்பியலில், கதிர்வீச்சு செயல்திறன் வரம்பு (விரிவான சமநிலை வரம்பு, ஷாக்லி-கியூசர் வரம்பு, ஷாக்லி கியூசர் செயல்திறன் வரம்பு அல்லது SQ வரம்பு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) என்பது சூரிய மின்கலத்தில் கதிர்வீச்சு மறுசீரமைப்பு மட்டுமே இழப்பு பொறிமுறையாக இருக்கும் செல்லில் இருந்து சக்தியை சேகரிக்க ஒற்றை p-n சந்திப்பைப் பயன்படுத்தி ஒரு சூரிய மின்கலத்தின் அதிகபட்ச கோட்பாட்டு செயல்திறன் ஆகும். 1961 ஆம் ஆண்டில் ஷாக்லி செமிகண்டக்டரில் வில்லியம் ஷாக்லி மற்றும் ஹான்ஸ்-ஜோச்சிம் குயிஸர் ஆகியோரால் இது முதன்முதலில் கணக்கிடப்பட்டது, இது 1.1 eV இல் அதிகபட்ச செயல்திறனை 30 சதவீதம் அளித்தது. ஒளிமின்னழுத்த மின்கலங்களுடன் கூடிய சூரிய ஆற்றல் உற்பத்திக்கு இந்த வரம்பு மிக அடிப்படையான ஒன்றாகும், மேலும் இது இந்தத் துறையில் மிக முக்கியமான பங்களிப்புகளில் ஒன்றாக கருதப்படுகிறது. இந்த முதல் கணக்கீடு சூரிய நிறமாலையின் தோராயமாக 6000K கருப்பு-உடல் நிறமாலையைப் பயன்படுத்தியது. அடுத்தடுத்த கணக்கீடுகள் அளவிடப்பட்ட உலகளாவிய சூரிய நிறமாலை, AM 1.5 ஐப் பயன்படுத்தியுள்ளன, மேலும் ஒரு பின்புற மேற்பரப்பு கண்ணாடியை உள்ளடக்கியது, இது 1.34 eV பேண்ட்கேப் கொண்ட ஒற்றை-சந்திப்பு சூரிய மின்கலத்திற்கு அதிகபட்ச சூரிய மாற்று செயல்திறனை 33.16% ஆக அதிகரிக்கிறது. அதாவது, ஒரு சிறந்த சூரிய மின்கலத்தின் மீது விழும் சூரிய ஒளியில் உள்ள அனைத்து சக்தியிலும் (சுமார் 1000 W/m2), 33.7% மட்டுமே மின்சாரமாக மாற்ற முடியும் (337 W/m2). மிகவும் பிரபலமான சூரிய மின்கலப் பொருள், சிலிக்கான், 1.1 eV என்ற குறைவான சாதகமான பேண்ட் இடைவெளியைக் கொண்டுள்ளது, இதன் விளைவாக அதிகபட்ச செயல்திறன் சுமார் 32 சதவீதம் ஆகும். நவீன வணிக மோனோ-படிக சூரிய மின்கலங்கள் சுமார் 24 சதவீதம் மாற்று செயல்திறனை உற்பத்தி செய்கின்றன, செல்களின் முன்புறத்தில் இருந்து பிரதிபலிப்பு மற்றும் செல் மேற்பரப்பில் உள்ள மெல்லிய கம்பிகளிலிருந்து ஒளி அடைப்பு போன்ற நடைமுறைக் காரணங்களால் இழப்புகள் ஏற்படுகின்றன. ஷாக்லி-கியூசர் வரம்பு ஒற்றை பி-என் சந்திப்பைக் கொண்ட வழக்கமான சூரிய மின்கலங்களுக்கு மட்டுமே பொருந்தும்; பல அடுக்குகளைக் கொண்ட சூரிய மின்கலங்கள் இந்த வரம்பை விட அதிகமாக செயல்பட முடியும் (மற்றும் செய்ய முடியும்), அதேபோல் சூரிய வெப்ப மற்றும் சில பிற சூரிய ஆற்றல் அமைப்புகளும் முடியும். உச்ச வரம்பில், எண்ணற்ற அடுக்குகளைக் கொண்ட பல-இணைப்பு சூரிய மின்கலத்திற்கு, தொடர்புடைய வரம்பு சாதாரண சூரிய ஒளிக்கு 68.7% அல்லது செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்துவதற்கு 86.8% ஆகும் (சூரிய மின்கல செயல்திறனைப் பார்க்கவும்). பின்னணி சிலிக்கான் போன்ற ஒரு பாரம்பரிய திட-நிலை குறைக்கடத்தியில், ஒரு சூரிய மின்கலம் இரண்டு டோப் செய்யப்பட்ட படிகங்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகிறது, ஒன்று என்-வகை குறைக்கடத்தி, இது கூடுதல் இலவச எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது, மற்றொன்று பி-வகை குறைக்கடத்தி, இது இலவச எலக்ட்ரான்கள் இல்லாதது, இது "துளைகள்" என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. ஆரம்பத்தில் ஒருவருக்கொருவர் தொடர்பு கொள்ளும்போது, n-வகை பகுதியில் உள்ள சில எலக்ட்ரான்கள் p-வகைக்குள் பாய்ந்து காணாமல் போன எலக்ட்ரான்களை "நிரப்ப" செய்யும். இறுதியில் இரண்டு பொருட்களின் ஃபெர்மி நிலைகளை சமன் செய்ய எல்லையைத் தாண்டி போதுமான அளவு பாயும். இதன் விளைவாக இடைமுகத்தில் உள்ள ஒரு பகுதி, p-n சந்திப்பு, இடைமுகத்தின் ஒவ்வொரு பக்கத்திலும் சார்ஜ் கேரியர்கள் குறைக்கப்படும். சிலிக்கனில், எலக்ட்ரான்களின் இந்த பரிமாற்றம் சுமார் 0.6 வி முதல் 0.7 வி வரை சாத்தியமான தடையை உருவாக்குகிறது. பொருள் சூரியனில் வைக்கப்படும்போது, சூரிய ஒளியில் இருந்து வரும் ஃபோட்டான்கள் குறைக்கடத்தியின் பி-வகை பக்கத்தில் உறிஞ்சப்படலாம், இதனால் வேலன்ஸ் பேண்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் கடத்தல் பேண்டிற்கு ஆற்றலில் ஊக்குவிக்கப்படுகின்றன. இந்த செயல்முறை ஃபோட்டோ எக்ஸைடேஷன் என்று அழைக்கப்படுகிறது. பெயர் குறிப்பிடுவது போல, கடத்தல் பட்டையில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் குறைக்கடத்தியைப் பற்றி சுதந்திரமாக நகரலாம். ஒரு சுமை ஒட்டுமொத்தமாக கலத்தின் குறுக்கே வைக்கப்படும்போது, இந்த எலக்ட்ரான்கள் p-வகை பக்கத்திலிருந்து n-வகை பக்கத்திற்குள் பாயும், வெளிப்புற சுற்று வழியாக நகரும் போது ஆற்றலை இழக்கும், பின்னர் அவை விட்டுச்செல்லும் வேலன்ஸ்-பேண்ட் துளைகளுடன் மீண்டும் இணைக்கக்கூடிய p-வகை பொருளுக்குச் செல்லும். இந்த வழியில், சூரிய ஒளி ஒரு மின்சாரத்தை உருவாக்குகிறது. வரம்பு ஷாக்லி-கியூசர் வரம்பு உள்வரும் சூரிய ஒளியின் ஒரு ஃபோட்டானுக்கு பிரித்தெடுக்கப்படும் மின் ஆற்றலின் அளவை ஆய்வு செய்வதன் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது. பல கருத்தாய்வுகள் உள்ளனஃ பிளாக் பாடி கதிர்வீச்சு முழுமையான பூஜ்ஜியத்தில் (0 கெல்வின்) இல்லாத எந்தவொரு பொருளும், பிளாக் பாடி கதிர்வீச்சு விளைவு மூலம் மின்காந்த கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது. அறை வெப்பநிலையில் உள்ள ஒரு செல்லில், இது செல்லில் விழும் அனைத்து ஆற்றலிலும் சுமார் 7 சதவீதத்தைக் குறிக்கிறது. ஒரு செல்லில் இழக்கப்படும் எந்த ஆற்றலும் வெப்பமாக மாறுகிறது, எனவே செல்லில் உள்ள எந்தவொரு திறமையின்மையும் சூரிய ஒளியில் வைக்கப்படும்போது செல் வெப்பநிலையை அதிகரிக்கிறது. உயிரணுவின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, கடத்தல் மற்றும் வெப்பச்சலனம் மூலம் வெளியேறும் கதிர்வீச்சு மற்றும் வெப்ப இழப்பும் ஒரு சமநிலையை அடையும் வரை அதிகரிக்கிறது. நடைமுறையில், இந்த சமநிலை பொதுவாக 360 கெல்வின் வரை வெப்பநிலையில் அடையப்படுகிறது, இதன் விளைவாக, செல்கள் பொதுவாக அவற்றின் அறை-வெப்பநிலை மதிப்பீட்டை விட குறைந்த செயல்திறனில் செயல்படுகின்றன. தொகுதி தரவுத்தாள்கள் பொதுவாக இந்த வெப்பநிலை சார்புநிலையை (என்ஓசிடி-பெயரளவு இயக்க செல் வெப்பநிலை) என பட்டியலிடுகின்றன. சாதாரண வெப்பநிலையில் ஒரு "பிளாக் பாடி" க்கு, இந்த கதிர்வீச்சின் மிகச் சிறிய பகுதி (ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு எண்ணிக்கை மற்றும் "செல்" க்கு கொடுக்கப்பட்ட ஒரு யூனிட் பரப்பளவு, "சி") என்பது பேண்ட் இடைவெளியை விட அதிக ஆற்றலைக் கொண்ட ஃபோட்டான்கள் (அலைநீளம் சிலிக்கானுக்கு சுமார் 1.1 மைக்ரான் குறைவாக உள்ளது), மேலும் இந்த ஃபோட்டான்களின் ஒரு பகுதி (ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் காரணி டி. சி. யைப் பயன்படுத்துகிறது) எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் மறுசீரமைப்பால் உருவாக்கப்படுகின்றன, இது இல்லையெனில் உருவாக்கக்கூடிய மின்னோட்டத்தின் அளவைக் குறைக்கிறது. இது ஒரு மிகச் சிறிய விளைவு, ஆனால் கலத்தின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்போது (குறுகிய சுற்று அல்லது ஒளி இல்லை) பிளாக் பாடி கதிர்வீச்சுக்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும் போது மொத்த மறுசீரமைப்பு விகிதம் (கீழே காண்க) என்று ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் கருதுகின்றனர். இந்த மறுசீரமைப்பு விகிதம் செயல்திறனில் எதிர்மறையான பங்கைக் கொண்டுள்ளது. 300K இல் சிலிக்கானுக்கு ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு வினாடிக்கு 1700 ஃபோட்டான்கள் என்று ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் கணக்கிடுகின்றனர். ஒரு ஃபோட்டானின் மறுசீரமைப்பு உறிஞ்சுதல் ஒரு எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடியை உருவாக்குகிறது, இது மின்னோட்டத்திற்கு பங்களிக்கக்கூடும். இருப்பினும், விரிவான சமநிலைக் கொள்கையின்படி, தலைகீழ் செயல்முறையும் சாத்தியமாக இருக்க வேண்டும்ஃ ஒரு எலக்ட்ரானும் ஒரு துளையும் சந்தித்து மீண்டும் ஒன்றிணைக்க முடியும், இது ஒரு ஃபோட்டானை வெளியிடுகிறது. இந்த செயல்முறை செல்லின் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது. பிற மறுசீரமைப்பு செயல்முறைகளும் இருக்கலாம் (கீழே உள்ள "பிற கருத்தாய்வுகளைப்" பார்க்கவும்), ஆனால் இது முற்றிலும் தேவைப்படுகிறது. ஷாக்லி-கியூசர் மாதிரியில், மறுசீரமைப்பு விகிதம் செல் முழுவதும் உள்ள மின்னழுத்தத்தைப் பொறுத்தது, ஆனால் செல் மீது ஒளி விழுகிறதா இல்லையா என்பது ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். ஒரு காரணி fc கதிர்வீச்சையும் மொத்த மறுசீரமைப்பையும் உருவாக்கும் மறுசீரமைப்பின் விகிதத்தை அளிக்கிறது, எனவே V = 0 ஆக இருக்கும்போது ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு மறுசீரமைப்பு விகிதம் 2tcQc/fc ஆகும், எனவே பேண்ட்-இடைவெளி ஆற்றலுக்கு மேலே உள்ள பிளாக் பாடி ஃபோட்டான்களின் பாய்ச்சலான Qc ஐப் பொறுத்தது. உயிரணுவால் வெளிப்படும் கதிர்வீச்சு இரு திசைகளிலும் செல்கிறது என்ற அனுமானத்தின் அடிப்படையில் 2 இன் காரணி சேர்க்கப்பட்டது. (நிழல் பக்கத்தில் ஒரு பிரதிபலிப்பு மேற்பரப்பு பயன்படுத்தப்பட்டால் இது உண்மையில் விவாதத்திற்குரியது.) மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியமற்றதாக இருக்கும்போது, சார்ஜ் கேரியர்களின் (எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள்) செறிவுகள் மாறுகின்றன (ஷாக்லி டையோடு சமன்பாட்டைப் பார்க்கவும்), மேலும் ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி மறுசீரமைப்பு விகிதம் எக்ஸ்ப் (வி/விசி) காரணி மூலம் மாறுகிறது, இதில் விசி என்பது கலத்தின் வெப்பநிலைக்கு சமமான மின்னழுத்தம், அல்லது "வெப்ப மின்னழுத்தம்", அதாவது (q என்பது ஒரு எலக்ட்ரானின் சார்ஜ்). எனவே இந்த மாதிரியில் மறுசீரமைப்பு விகிதம், பேண்ட்-கேப் ஆற்றலுக்கு மேலே உள்ள பிளாக் பாடி கதிர்வீச்சின் எக்ஸ்ப் (வி/விசி) மடங்குகளுக்கு விகிதாசாரமாக உள்ளதுஃ (இது உண்மையில் ஒரு தோராயமாகும், செல் ஒரு பிளாக் பாடி போல செயல்பட போதுமான தடிமனாக இருக்கும் வரை சரியானது, மிகவும் துல்லியமான வெளிப்பாட்டிற்கு அதிகபட்ச கோட்பாட்டு செயல்திறனில் உள்ள வேறுபாடு இருப்பினும் மிகக் குறைவாக உள்ளது, 200மீவிக்கு கீழே உள்ள சிறிய பேண்ட்கேப்களைத் தவிர.) உள்வரும் சூரிய ஒளி காரணமாக இல்லாத எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளின் உற்பத்தியின் விகிதம் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், எனவே மறுசீரமைப்பு கழித்தல் தன்னிச்சையான உருவாக்கம் எங்கே (ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் எஃப். சி. யை ஒரு மாறிலியாக எடுத்துக்கொள்கிறார்கள், இருப்பினும் அது மின்னழுத்தத்தைப் பொறுத்தது என்பதை அவர்கள் ஒப்புக்கொள்கிறார்கள். சூரிய ஒளியின் காரணமாக எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளின் உற்பத்தி விகிதம் என்பது ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு கலத்தின் மீது விழும் பேண்ட்-இடைவெளி ஆற்றலுக்கு மேலே உள்ள ஃபோட்டான்களின் எண்ணிக்கை ஆகும், மேலும் ts என்பது எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடியை உருவாக்கும் இவற்றின் பின்னமாகும். இந்த உற்பத்தி விகிதம் இஷ் என்று அழைக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் இது "குறுகிய சுற்று" மின்னோட்டம் (ஒரு அலகு பகுதிக்கு) ஆகும். ஒரு சுமை இருக்கும்போது, V பூஜ்ஜியமாக இருக்காது, மேலும் சூரிய ஒளியின் காரணமாக ஜோடிகளின் உற்பத்தி விகிதத்திற்கு சமமான மின்னோட்டம் நம்மிடம் உள்ளது கழித்தல் மறுசீரமைப்பு மற்றும் தன்னிச்சையான உற்பத்திக்கு இடையிலான வேறுபாடுஃ திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் எனவே வழங்கப்படுகிறது (fc மின்னழுத்தத்தை சார்ந்து இல்லை என்று வைத்துக் கொள்ளுங்கள்). செல்லிலிருந்து இந்த அளவு சக்தியைப் பெறுவது உண்மையில் சாத்தியமில்லை, ஆனால் நாம் நெருக்கமாகப் பெறலாம் (கீழே உள்ள "மின்மறுப்பு பொருத்தத்தைப்" பார்க்கவும்). திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் மற்றும் பேண்ட்-கேப் மின்னழுத்தம் ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் அழைப்பு வி ஆகியவற்றின் விகிதம் திறந்த சுற்று நிலைமைகளின் கீழ், நம்மிடம் அறிகுறியற்றது, இது சூரியனின் வெப்பநிலைக்கு சமமான மின்னழுத்தத்தை வழங்குகிறது அல்லது எங்கே கொடுக்கிறது. விகிதம் பூஜ்ஜியத்திற்குச் செல்லும்போது, திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் பேண்ட்-கேப் மின்னழுத்தத்திற்குச் செல்கிறது, அது ஒன்றுக்குச் செல்லும்போது, திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியத்திற்குச் செல்கிறது. இதனால்தான் செல் வெப்பமடைந்தால் செயல்திறன் குறைகிறது. உண்மையில் இந்த வெளிப்பாடு சூரியனின் வெப்பநிலையில் ஒரு வெப்ப மூலத்திலிருந்து பெறக்கூடிய வேலையின் அளவின் வெப்ப இயக்கவியல் மேல் வரம்பையும், கலத்தின் வெப்பநிலையில் ஒரு வெப்ப மூழ்கியையும் குறிக்கிறது. ஸ்பெக்ட்ரம் இழப்புகள் ஒரு எலக்ட்ரானை வேலன்ஸ் பேண்டிலிருந்து கடத்தல் பேண்டிற்கு நகர்த்தும் செயலுக்கு ஆற்றல் தேவைப்படுவதால், அந்த அளவு ஆற்றலை விட அதிகமான ஃபோட்டான்கள் மட்டுமே எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடியை உருவாக்கும். சிலிக்கனில் கடத்தல் பட்டை வேலன்ஸ் பட்டையிலிருந்து சுமார் 1.1 eV தொலைவில் உள்ளது, இது சுமார் 1.1 மைக்ரான் அலைநீளம் கொண்ட அகச்சிவப்பு ஒளிக்கு ஒத்திருக்கிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், சிவப்பு, மஞ்சள் மற்றும் நீல ஒளியின் ஃபோட்டான்கள் மற்றும் சில அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு மின் உற்பத்திக்கு பங்களிக்கும், அதே நேரத்தில் ரேடியோ அலைகள், மைக்ரோவேவ் அலைகள் மற்றும் பெரும்பாலான அகச்சிவப்பு ஃபோட்டான்கள் பங்களிக்காது. இது சூரியனில் இருந்து பிரித்தெடுக்கக்கூடிய ஆற்றலின் அளவிற்கு உடனடி வரம்பை வைக்கிறது. AM1.5 சூரிய ஒளியில் உள்ள 1,000 W/m2 இல், அதில் சுமார் 19 சதவீதம் 1.1 eV க்கும் குறைவான ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் சிலிக்கான் செல்லில் சக்தியை உற்பத்தி செய்யாது. இழப்புகளுக்கு மற்றொரு முக்கியமான பங்களிப்பு என்னவென்றால், பேண்ட்கேப் ஆற்றலுக்கு மேலேயும் அதற்கு அப்பாலும் உள்ள எந்த ஆற்றலும் இழக்கப்படுகிறது. நீல ஒளி சிவப்பு ஒளியை விட இரண்டு மடங்கு ஆற்றலைக் கொண்டிருந்தாலும், அந்த ஆற்றல் ஒற்றை p-n சந்திப்பைக் கொண்ட சாதனங்களால் கைப்பற்றப்படுவதில்லை. எலக்ட்ரான் ஒரு நீல ஃபோட்டானால் தாக்கப்படும்போது அதிக ஆற்றலுடன் வெளியேற்றப்படுகிறது, ஆனால் அது p-n சந்திப்பை நோக்கி பயணிக்கும்போது இந்த கூடுதல் ஆற்றலை இழக்கிறது (ஆற்றல் வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது). இது சம்பவ சூரிய ஒளியில் சுமார் 33 சதவீதம் ஆகும், அதாவது, சிலிக்கானைப் பொறுத்தவரை, ஸ்பெக்ட்ரம் இழப்புகளிலிருந்து மட்டும் சுமார் 48 சதவீதம் கோட்பாட்டு மாற்று செயல்திறன் வரம்பு உள்ளது, மற்ற அனைத்து காரணிகளையும் புறக்கணிக்கிறது. ஒரு பேண்ட்கேப்பைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் ஒரு பரிவர்த்தனை உள்ளது. பட்டை இடைவெளி பெரியதாக இருந்தால், பல ஃபோட்டான்கள் ஜோடிகளை உருவாக்குவதில்லை, அதேசமயம் பட்டை இடைவெளி சிறியதாக இருந்தால், எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகள் அதிக ஆற்றலைக் கொண்டிருக்காது. ஸ்பெக்ட்ரம் இழப்புகளுடன் தொடர்புடைய செயல்திறன் காரணியை ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் "இறுதி செயல்திறன் செயல்பாடு" என்று அழைக்கிறார்கள். சூரிய ஒளிக்கான சிறந்த பேண்ட் இடைவெளி 1.1 eV, சிலிக்கானுக்கான மதிப்பு என்று ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் கணக்கிட்டனர், மேலும் இது 44 சதவீதத்தை வழங்குகிறது. அவர்கள் சூரிய ஒளிக்கு 6000K என்ற பிளாக் பாடி கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தினர், மேலும் உகந்த பேண்ட் இடைவெளி 2.2 kTs ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கும் என்பதைக் கண்டறிந்தனர். (அந்த மதிப்பில், பிளாக் பாடி கதிர்வீச்சு ஆற்றலில் 22 சதவீதம் பேண்ட் இடைவெளிக்கு கீழே இருக்கும்.) மிகவும் துல்லியமான ஸ்பெக்ட்ரமைப் பயன்படுத்துவது சற்று வித்தியாசமான உகந்ததைக் கொடுக்கலாம். 6000 K இல் உள்ள ஒரு பிளாக் பாடி ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு 7348 W ஐ வெளியிடுகிறது, எனவே 44 சதவீதம் மதிப்பு மற்றும் ஒரு ஜூலுக்கு ஃபோட்டான்களின் மதிப்பு (ஒரு பேண்ட் இடைவெளி 1.09 V உடன் தொடர்புடையது, ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் பயன்படுத்தும் மதிப்பு) ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு வினாடிக்கு ஃபோட்டான்களுக்கு சமம். மின்மறுப்பு பொருத்தம் சுமையின் எதிர்ப்பு மிக அதிகமாக இருந்தால், மின்னோட்டம் மிகவும் குறைவாக இருக்கும், அதே நேரத்தில் சுமை எதிர்ப்பு மிகவும் குறைவாக இருந்தால், அதன் குறுக்கே மின்னழுத்த வீழ்ச்சி மிகவும் குறைவாக இருக்கும். ஒரு உகந்த சுமை எதிர்ப்பு உள்ளது, இது கொடுக்கப்பட்ட வெளிச்ச மட்டத்தில் சூரிய மின்கலத்திலிருந்து அதிக சக்தியைப் பெறும். ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் பிரித்தெடுக்கப்பட்ட சக்தியின் விகிதத்தை மின்மறுப்பு பொருந்தும் காரணி என்று அழைக்கிறார்கள். (இது நிரப்பு காரணி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.) உகந்தது எதிர் வளைவின் வடிவத்தைப் பொறுத்தது. மிகக் குறைந்த வெளிச்சத்திற்கு, வளைவு அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ ஒரு மூலைவிட்ட கோடு, மற்றும் 1/4 ஆக இருக்கும். ஆனால் அதிக வெளிச்சத்திற்கு, 1 ஐ அணுகுகிறது. ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் மற்றும் வெப்ப மின்னழுத்தத்தின் விகிதத்தின் செயல்பாட்டைக் காட்டும் வரைபடத்தைக் கொடுக்கிறார்கள். ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, இந்த விகிதம் நன்கு தோராயமாக மதிப்பிடப்படுகிறது, இதில் காரணிகளின் கலவை உள்ளது, இதில் சூரியனின் திட கோணம் π ஆல் வகுக்கப்படுகிறது. ஒளி செறிவு இல்லாத அதிகபட்ச மதிப்பு (எடுத்துக்காட்டாக பிரதிபலிப்பாளர்களுடன்) நியாயமானது, அல்லது, ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி. மேலே குறிப்பிடப்பட்ட மதிப்புகளைப் பயன்படுத்தி, இது திறந்த சுற்று மின்னழுத்தத்திற்கும் வெப்ப மின்னழுத்தத்திற்கும் 32.4 (பேண்ட் இடைவெளியில் 77 சதவீதத்திற்கு சமம்) விகிதத்தை அளிக்கிறது. உகந்த மின்னழுத்தம் மற்றும் வெப்ப மின்னழுத்தத்தின் விகிதத்தைக் கண்டறிய தீர்க்கக்கூடிய சமன்பாட்டை ஆசிரியர்கள் பெறுகிறார்கள். 32. 4 இன் a க்கு, 29.0 க்கு சமமாக இருப்பதைக் காண்கிறோம். பின்னர் ஒருவர் மின்மறுப்பு பொருந்தும் காரணியைக் கண்டறிய சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தலாம். 32. 4 இன் a க்கு, இது 86.5% க்கு வருகிறது. மொத்தத்தில் ஸ்பெக்ட்ரம் இழப்புகளை மட்டும் கருத்தில் கொண்டு, ஒரு சூரிய மின்கலம் 48 சதவீதம் என்ற உச்ச கோட்பாட்டு செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது (அல்லது ஷாக்லி மற்றும் குயிஸரின் கூற்றுப்படி 44 சதவீதம்-அவற்றின் "இறுதி செயல்திறன் காரணி"). எனவே ஸ்பெக்ட்ரம் இழப்புகள் இழந்த சக்தியின் பெரும்பகுதியைக் குறிக்கின்றன. மறுசீரமைப்பு மற்றும் I மற்றும் V வளைவின் விளைவுகள் உட்பட, செயல்திறன் பின்வரும் சமன்பாட்டால் விவரிக்கப்படுகிறதுஃ எங்கே, மற்றும் முறையே இறுதி செயல்திறன் காரணி, திறந்த-சுற்று மின்னழுத்தம் Vop மற்றும் பேண்ட்-இடைவெளி மின்னழுத்தம் Vg இன் விகிதம், மற்றும் மின்மறுப்பு பொருந்தும் காரணி (அனைத்தும் மேலே விவாதிக்கப்பட்டுள்ளன), மற்றும் Vc என்பது வெப்ப மின்னழுத்தம், மற்றும் Vs என்பது சூரியனின் வெப்பநிலைக்கு சமமான மின்னழுத்தம். மேலே குறிப்பிடப்பட்ட 44 சதவீதம், 77 சதவீதம் மற்றும் 86.5% ஆகிய மதிப்புகளை மூன்று காரணிகளுக்குப் பயன்படுத்துவது ஒட்டுமொத்த செயல்திறனில் சுமார் 29 சதவீதத்தை அளிக்கிறது. ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் ஆகியோர் தங்கள் சுருக்கத்தில் 30 சதவீதம் என்று கூறுகிறார்கள், ஆனால் விரிவான கணக்கீட்டை வழங்கவில்லை. மிக சமீபத்திய குறிப்பு, ஒரு ஒற்றை-இணைப்பு கலத்திற்கு, சுமார் 33.7% இன் கோட்பாட்டு உச்ச செயல்திறன் அல்லது AM1.5 இல் சுமார் 337 W/m2 ஐ வழங்குகிறது. பிரதிபலிப்பான்கள் அல்லது லென்ஸ்களைப் பயன்படுத்தி சூரிய ஒளியின் அளவை அதிகரிக்கும் போது, காரணி (எனவே) அதிகமாக இருக்கும். இது இரண்டையும் உயர்த்துகிறது. ஷாக்லி மற்றும் குயிஸர் பல்வேறு மதிப்புகளுக்கான பேண்ட் இடைவெளியின் செயல்பாடாக ஒட்டுமொத்த செயல்திறனைக் காட்டும் வரைபடத்தை உள்ளடக்கியது. 1 மதிப்புக்கு, வரைபடம் அதிகபட்ச செயல்திறனை 40 சதவீதத்திற்கும் சற்று அதிகமாகக் காட்டுகிறது, இது 44 சதவீதத்தின் இறுதி செயல்திறனை (அவற்றின் கணக்கீட்டின் மூலம்) நெருங்குகிறது. ஷாக்லி மற்றும் குயிஸரின் பிற கருத்துக்கள் மிகவும் அடிப்படை இயற்பியல் மட்டுமே என்று கருதப்படுகின்றன; கோட்பாட்டு சக்தியை மேலும் குறைக்கும் பல காரணிகள் உள்ளன. வரையறுக்கப்பட்ட இயக்கம் ஒரு எலக்ட்ரான் ஃபோட்டோ எக்ஸைடேஷன் மூலம் வெளியேற்றப்படும்போது, அது முன்பு பிணைக்கப்பட்டிருந்த அணு நிகர நேர்மறை மின்னூட்டத்துடன் விடப்படுகிறது. சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ், அணு தன்னை நடுநிலையாக்குவதற்காக சுற்றியுள்ள அணுவிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை இழுக்கும். அந்த அணு பின்னர் மற்றொரு அணுவிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை அகற்ற முயற்சிக்கும், மேலும் செல் வழியாக நகரும் அயனியாக்கம் சங்கிலி எதிர்வினையை உருவாக்குகிறது. இவை ஒரு நேர்மறை மின்னூட்டத்தின் இயக்கமாக பார்க்கப்படுவதால், அவற்றை "துளைகள்" என்று குறிப்பிடுவது பயனுள்ளதாக இருக்கும், இது ஒரு வகையான மெய்நிகர் நேர்மறை எலக்ட்ரான் ஆகும். எலக்ட்ரான்களைப் போலவே, துளைகளும் பொருளைச் சுற்றி நகர்கின்றன, மேலும் அவை எலக்ட்ரான்களின் மூலத்தை நோக்கி ஈர்க்கப்படும். பொதுவாக இவை செல்லின் பின்புற மேற்பரப்பில் ஒரு மின்முனை மூலம் வழங்கப்படுகின்றன. இதற்கிடையில், கடத்தல்-பட்டை எலக்ட்ரான்கள் முன் மேற்பரப்பில் உள்ள மின்முனைகளை நோக்கி முன்னேறி வருகின்றன. பல்வேறு காரணங்களுக்காக, சிலிக்கானில் உள்ள துளைகள் எலக்ட்ரான்களை விட மிகவும் மெதுவாக நகர்கின்றன. இதன் பொருள் என்னவென்றால், வரையறுக்கப்பட்ட நேரத்தில் எலக்ட்ரான் p-n சந்திப்பை நோக்கி முன்னேறிச் செல்லும்போது, அது முந்தைய ஒளி தூண்டுதலால் விட்டுச்செல்லப்பட்ட மெதுவாக நகரும் துளையை சந்திக்கக்கூடும். இது நிகழும்போது, எலக்ட்ரான் அந்த அணுவில் மீண்டும் இணைகிறது, மேலும் ஆற்றல் இழக்கப்படுகிறது (பொதுவாக அந்த ஆற்றலின் ஃபோட்டானின் உமிழ்வின் மூலம், ஆனால் பல்வேறு சாத்தியமான செயல்முறைகள் உள்ளன). மறுசீரமைப்பு உற்பத்தி விகிதத்தில் ஒரு உயர் வரம்பை வைக்கிறது; ஒரு குறிப்பிட்ட விகிதத்திற்கு அப்பால் இயக்கத்தில் பல துளைகள் உள்ளன, இதனால் புதிய எலக்ட்ரான்கள் ஒருபோதும் p-n சந்திப்புக்கு வராது. சிலிக்கனில் இது சாதாரண இயக்க நிலைமைகளின் கீழ் கோட்பாட்டு செயல்திறனை மேலே குறிப்பிடப்பட்ட வெப்ப இழப்புகளுக்கு மேல் மேலும் 10 சதவீதம் குறைக்கிறது. அதிக எலக்ட்ரான் (அல்லது துளை) இயக்கம் கொண்ட பொருட்கள் சிலிக்கானின் செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம்; காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) செல்கள் இந்த விளைவு காரணமாக மட்டுமே நிஜ உலக எடுத்துக்காட்டுகளில் சுமார் 5 சதவீதம் பெறுகின்றன. பிரகாசமான ஒளியில், இது கண்ணாடிகள் அல்லது லென்ஸ்களால் செறிவூட்டப்படும்போது, இந்த விளைவு பெரிதாக்கப்படுகிறது. சாதாரண சிலிக்கான் செல்கள் விரைவாக நிறைவுறுகின்றன, அதே நேரத்தில் GaA கள் 1500 மடங்கு அதிக செறிவுகளில் தொடர்ந்து மேம்படுகின்றன. கதிர்வீச்சு அல்லாத மறுசீரமைப்பு எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளுக்கு இடையிலான மறுசீரமைப்பு ஒரு சூரிய மின்கலத்தில் தீங்கு விளைவிக்கும், எனவே வடிவமைப்பாளர்கள் அதைக் குறைக்க முயற்சிக்கின்றனர். இருப்பினும், கதிர்வீச்சு மறுசீரமைப்பு-ஒரு எலக்ட்ரான் மற்றும் துளை மீண்டும் ஒன்றிணைந்து செல்லிலிருந்து காற்றில் வெளியேறும் ஒரு ஃபோட்டானை உருவாக்கும் போது-தவிர்க்க முடியாதது, ஏனெனில் இது ஒளி உறிஞ்சுதலின் நேரத்தை மாற்றியமைக்கும் செயல்முறையாகும். எனவே, ஷாக்லி-கியூசர் கணக்கீடு கதிர்வீச்சு மறுசீரமைப்பை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது; ஆனால் மறுசீரமைப்புக்கான வேறு எந்த ஆதாரமும் இல்லை என்று (நம்பிக்கையுடன்) அது கருதுகிறது. ஷாக்லி-கியூசர் வரம்பை விட குறைவாக இருக்கும் மிகவும் யதார்த்தமான வரம்புகளை, மறுசீரமைப்புக்கான பிற காரணங்களை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வதன் மூலம் கணக்கிட முடியும். குறைபாடுகள் மற்றும் தானிய எல்லைகளில் மறுசீரமைப்பு இதில் அடங்கும். படிக சிலிக்கானில், படிகக் குறைபாடுகள் இல்லாவிட்டாலும், ஆகர் மறுசீரமைப்பு இன்னும் உள்ளது, இது கதிர்வீச்சு மறுசீரமைப்பை விட அடிக்கடி நிகழ்கிறது. இதை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வதன் மூலம், படிக சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்களின் கோட்பாட்டு செயல்திறன் 29.4% ஆக கணக்கிடப்பட்டது. அதிர்வெண் சார்ந்த உறிஞ்சுதல் உறிஞ்சுதலின் அதிர்வெண் சார்பு மற்றும் திறம்பட பொருட்களின் பிரதிபலிப்பு ஆகியவற்றை சூரிய மின்கல செயல்திறனைக் கணக்கிடும்போது கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ளலாம். ஷாக்லி-குய்ஸர் வரம்பின் படி, குறைக்கடத்திகளின் சூரிய மின்கலனின் செயல்திறன் பொருளின் பேண்ட் இடைவெளியைப் பொறுத்தது. இங்கே, ஒளியியல் உறிஞ்சுதல் பொருளின் பேண்ட் இடைவெளிக்கு மேலே தொடங்குகிறது என்று கருதப்படுகிறது. இருப்பினும், வரையறுக்கப்பட்ட வெப்பநிலை காரணமாக, ஒளியியல் இடைவெளிக்கு கீழே ஒளியியல் தூண்டுதல்கள் சாத்தியமாகும். வெப்பநிலையைப் பொறுத்து ஒளியியல் இடைவெளிக்குக் கீழே உள்ள கற்பனையான மின்கடத்தா செயல்பாட்டின் வாலில் இருந்து இதை நாம் தெளிவாகக் காணலாம். கற்பனையான மின்கடத்தா செயல்பாடுகள், ஒளியியல் இடைவெளிக்கு கீழே குறைந்த, பூஜ்ஜியமற்றவை என்றாலும், ஒளியியல் இடைவெளிக்கு கீழே ஒளி உறிஞ்சப்படுகிறது. தடிமனான போதுமான பொருட்களுக்கு இது குறிப்பிடத்தக்க உறிஞ்சுதலை ஏற்படுத்தும். ஷாக்லி-குய்ஸர் வரம்பில், பிரதிபலிப்பு பூஜ்ஜியமாகக் குறைக்கப்பட்டால் சூரிய மின்கலத்தின் அதிகபட்ச செயல்திறனைக் கண்டறிய பொருளின் பேண்ட் இடைவெளிக்கு மேலே ஒளி உறிஞ்சுதல் கருதப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக எதிர் பிரதிபலிப்பு பூச்சு பயன்படுத்துவதன் மூலம். இருப்பினும், இந்த அனுமானத்தின் சிக்கல் என்னவென்றால், வரையறுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் பொருளின் பேண்ட் இடைவெளிக்குக் கீழே உறிஞ்சுதல் புறக்கணிக்கப்படுகிறது, இது செயல்திறனை பாதிக்கலாம். பேண்ட் இடைவெளிக்கு கீழே உறிஞ்சுதலைச் சேர்ப்பதன் மூலம், ஷார்ட்-சர்க்யூட் மின்னோட்ட ஒருங்கிணைப்பின் கீழ் வரம்பு பேண்ட் இடைவெளியில் இருந்து பூஜ்ஜியத்திற்கு மாற்றப்படுகிறது, எனவே சமன்பாடு இவ்வாறு வரையறுக்கப்படுகிறது; Jsc என்பது ஷார்ட்-சர்க்யூட் மின்னோட்டம், A என்பது பொருளின் தடிமன் சார்ந்த உறிஞ்சுதல், Jph என்பது AM1.5 சூரிய ஆற்றல் பாய்வு, மற்றும் ω என்பது ஒளியின் அதிர்வெண். வரம்பை மீறுவது ஷாக்லி மற்றும் குயிஸரின் பகுப்பாய்வு பின்வரும் அனுமானங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டது என்பதைக் குறிப்பிடுவது முக்கியம்ஃ உள்வரும் ஃபோட்டானுக்கு ஒரு எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடி உற்சாகம் எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடி ஆற்றலின் வெப்ப தளர்வு பேண்ட் இடைவெளியை விட அதிகமாக ஒளிரும் ஒளி செறிவற்ற சூரிய ஒளியுடன் இந்த அனுமானங்கள் எதுவும் உண்மை இல்லை, மேலும் அடிப்படை வரம்பை கணிசமாக மீற பல வெவ்வேறு அணுகுமுறைகள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. மல்டிஜங்ஷன் செல்கள் அதிக செயல்திறன் கொண்ட சூரிய மின்கலங்களுக்கான மிகவும் பரவலாக ஆராயப்பட்ட பாதை மல்டிஜங்ஷன் ஒளிமின்னழுத்த செல்கள் ஆகும், இது "டாண்டம் செல்கள்" என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. இந்த செல்கள் பல p-n சந்திப்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஒவ்வொன்றும் ஸ்பெக்ட்ரமின் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணுடன் இணைக்கப்படுகின்றன. இது மேலே விவாதிக்கப்பட்ட சிக்கலைக் குறைக்கிறது, ஒரு ஒற்றை பேண்ட்கேப் கொண்ட ஒரு பொருள் பேண்ட்கேப்பிற்குக் கீழே சூரிய ஒளியை உறிஞ்ச முடியாது, மேலும் பேண்ட்கேப்பிற்கு மேலே உள்ள சூரிய ஒளியை முழுமையாகப் பயன்படுத்த முடியாது. மிகவும் பொதுவான வடிவமைப்பில், ஒரு உயர் அலைவரிசை சூரிய மின்கலம் மேலே அமர்ந்திருக்கிறது, உயர் ஆற்றல், குறுகிய அலைநீளம் கொண்ட ஒளியை உறிஞ்சி, மீதமுள்ளவற்றை கடத்துகிறது. இதற்குக் கீழே ஒரு குறைந்த அலைவரிசை சூரிய மின்கலம் உள்ளது, இது குறைந்த ஆற்றல், நீண்ட அலைநீளம் கொண்ட ஒளியை உறிஞ்சுகிறது. அதற்குக் கீழே மொத்தம் நான்கு அடுக்குகளைக் கொண்ட மற்றொரு செல் இருக்கலாம். இந்த பன்முக செயல்பாட்டு உயிரணுக்களின் அடிப்படை செயல்திறன் வரம்புகளின் கணக்கீடு ஒற்றை-இணைப்பு உயிரணுக்களைப் போலவே செயல்படுகிறது, சில ஒளி மற்ற அதிர்வெண்களாக மாற்றப்பட்டு கட்டமைப்பிற்குள் மீண்டும் வெளியேற்றப்படும் என்ற எச்சரிக்கையுடன். இந்த கருத்துகளை மனதில் கொண்டு அசல் ஷாக்லி-கியூசர் பகுப்பாய்வைப் போன்ற முறைகளைப் பயன்படுத்துவது ஒத்த முடிவுகளைத் தருகிறது; இரண்டு அடுக்கு செல் 42 சதவீத செயல்திறனையும், மூன்று அடுக்கு செல் 49 சதவீதத்தையும், ஒரு கோட்பாட்டு முடிவிலி அடுக்கு செல் 86 சதவீதத்தையும் செறிவற்ற சூரிய ஒளியில் அடைய முடியும். இன்றுவரை உற்பத்தி செய்யப்பட்ட பெரும்பாலான டாண்டம் செல்கள் நீலம் (மேலே), மஞ்சள் (நடுவில்) மற்றும் சிவப்பு (கீழே) என மூன்று அடுக்குகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த செல்களுக்கு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்களுக்கு இணங்கக்கூடிய குறைக்கடத்திகளின் பயன்பாடு தேவைப்படுகிறது, இதனால் அவற்றில் பெரும்பாலானவை காலியம் ஆர்சனைடு (GaA) சேர்மங்களால் ஆனவை, பெரும்பாலும் சிவப்பு நிறத்திற்கு ஜெர்மானியம், மஞ்சள் நிறத்திற்கு GaA கள் மற்றும் நீல நிறத்திற்கு GaINP2 ஆகும். நுண்செயலி கட்டுமானத்தைப் போன்ற நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி அவை உற்பத்தி செய்ய மிகவும் விலை உயர்ந்தவை, ஆனால் பல சென்டிமீட்டர் அளவில் "சிப்" அளவுகளுடன். முழுமையான செயல்திறன் மட்டுமே கருத்தில் கொள்ளப்படும் சந்தர்ப்பங்களில், இந்த செல்கள் பொதுவானதாகிவிட்டன; அவை செயற்கைக்கோள் பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக, சக்தி-எடை விகிதம் நடைமுறையில் மற்ற எல்லாக் கருத்துகளையும் மிஞ்சுகிறது. அவை செறிவூட்டப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த பயன்பாடுகளிலும் பயன்படுத்தப்படலாம் (கீழே காண்க), அங்கு ஒப்பீட்டளவில் சிறிய சூரிய மின்கலம் ஒரு பெரிய பகுதிக்கு சேவை செய்ய முடியும். டாண்டம் செல்கள் உயர் செயல்திறன் பயன்பாடுகளுக்கு மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை; அவை மலிவான ஆனால் குறைந்த செயல்திறன் கொண்ட பொருட்களிலிருந்து மிதமான செயல்திறன் கொண்ட ஒளிமின்னழுத்தங்களை உருவாக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு உதாரணம் உருவமற்ற சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்கள் ஆகும், இதில் மூன்று-இணைப்பு டாண்டம் செல்கள் யுனி-சோலார் மற்றும் பிற நிறுவனங்களிலிருந்து வணிக ரீதியாக கிடைக்கின்றன. ஒளி செறிவு சூரிய ஒளியை லென்ஸ்கள் அல்லது கண்ணாடிகளுடன் மிக அதிக தீவிரத்துடன் குவிக்க முடியும். ஷாக்லி-கியூசர் கணக்கீட்டில் சூரிய ஒளியின் தீவிரம் ஒரு அளவுருவாகும், மேலும் அதிக செறிவுடன், கோட்பாட்டு செயல்திறன் வரம்பு ஓரளவு அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், தீவிரமான ஒளி செல்களை வெப்பப்படுத்தினால், இது பெரும்பாலும் நடைமுறையில் நிகழ்கிறது, கோட்பாட்டு செயல்திறன் வரம்பு கருத்தில் கொள்ளப்பட்ட எல்லாவற்றையும் குறைக்கலாம். நடைமுறையில், ஒளி செறிவைப் பயன்படுத்தலாமா வேண்டாமா என்ற தேர்வு முதன்மையாக சூரிய மின்கல செயல்திறனில் சிறிய மாற்றத்தைத் தவிர மற்ற காரணிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இந்த காரணிகளில் சூரிய மின்கலங்களின் ஒரு பகுதிக்கான ஒப்பீட்டு செலவு மற்றும் லென்ஸ்கள் அல்லது கண்ணாடிகள் போன்ற ஃபோகசிங் ஆப்டிக்ஸ், சூரிய ஒளி-கண்காணிப்பு அமைப்புகளின் விலை, சூரிய மின்கலத்தில் வெற்றிகரமாக கவனம் செலுத்திய ஒளியின் விகிதம் மற்றும் பல அடங்கும். சாதாரண லென்ஸ்கள் மற்றும் வளைந்த கண்ணாடிகள், ஃப்ரெஸ்னல் லென்ஸ்கள், சிறிய தட்டையான கண்ணாடிகளின் வரிசைகள் மற்றும் ஒளிரும் சூரிய செறிவூட்டிகள் உள்ளிட்ட பல்வேறு வகையான ஒளியியல் அமைப்புகளை சூரிய ஒளியை குவிக்க பயன்படுத்தலாம். மற்றொரு முன்மொழிவு ஒரு மேற்பரப்பில் நுண்ணோக்கி சூரிய மின்கலங்களின் வரிசையை பரப்புவதையும், மைக்ரோலென்ஸ் வரிசைகள் வழியாக ஒளியை மையப்படுத்துவதையும் பரிந்துரைக்கிறது, அதே நேரத்தில் மற்றொரு முன்மொழிவு நானோ கம்பிகளில் ஒளி செறிவாக இருக்கும் வகையில் குறைக்கடத்தி நானோ கம்பி வரிசையை வடிவமைக்க பரிந்துரைக்கிறது. இடைநிலை பட்டை ஒளிமின்னழுத்தங்கள் ஒற்றை படிக கட்டமைப்புகளுக்குள் நடுத்தர ஆற்றல் நிலைகளை உற்பத்தி செய்வதில் சில வேலைகள் உள்ளன. இந்த செல்கள் மல்டி-ஜங்ஷன் செல்லின் சில நன்மைகளை ஏற்கனவே உள்ள சிலிக்கான் வடிவமைப்புகளின் எளிமையுடன் இணைக்கும். எல்லையற்ற பட்டைகளைக் கொண்ட இந்த செல்களுக்கான விரிவான வரம்பு கணக்கீடு 77.2% இன் அதிகபட்ச செயல்திறனைக் குறிக்கிறது, இன்றுவரை, இந்த நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தும் வணிக செல் எதுவும் உற்பத்தி செய்யப்படவில்லை. மேலே விவாதிக்கப்பட்டபடி, பேண்ட்கேப்பிற்குக் கீழே உள்ள ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்கள் சாதாரண ஒற்றை-சந்திப்பு சூரிய மின்கலங்களில் வீணடிக்கப்படுகின்றன. இந்த கழிவுகளைக் குறைப்பதற்கான ஒரு வழி ஃபோட்டான் மாற்றத்தைப் பயன்படுத்துவதாகும், அதாவது. இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பேண்ட்கேப் ஃபோட்டான்களை உறிஞ்சி, பின்னர் ஒரு பேண்ட்கேப் ஃபோட்டானுக்கு மேல் வெளியிடக்கூடிய ஒரு மூலக்கூறு அல்லது பொருளை தொகுதிக்குள் இணைத்தல். இரண்டு ஃபோட்டான் உறிஞ்சுதலைப் பயன்படுத்துவது மற்றொரு சாத்தியமாகும், ஆனால் இது மிக அதிக ஒளி செறிவில் மட்டுமே வேலை செய்ய முடியும். வெப்ப ஃபோட்டான் மேல்நோக்கிய மாற்றம் என்பது மேல்நோக்கிய மாற்றியில் குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களின் உறிஞ்சுதலை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது வெப்பமடைந்து அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களை மீண்டும் வெளியிடுகிறது. உறிஞ்சியின் நிலைகளின் ஒளியியல் அடர்த்தியைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலமும், கோண ரீதியாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட உமிழ்வு பண்புகளை சரிசெய்வதன் மூலமும் மேம்பட்ட மாற்ற செயல்திறனை மேம்படுத்த முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு பிளானர் வெப்ப மாற்றும் தளம் ஒரு குறுகிய கோண வரம்பிற்குள் குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களை உறிஞ்சும் முன் மேற்பரப்பையும், உயர் ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களை மட்டுமே திறம்பட வெளியிடும் பின்புற மேற்பரப்பையும் கொண்டிருக்கலாம். வெப்ப மாற்றத்தைப் பயன்படுத்திக் கொள்ளும் ஒரு கலப்பின தெர்மோஃபோட்டோவோல்டிக் தளம் கோட்பாட்டளவில் செறிவற்ற சூரிய ஒளியின் ஒளியின் கீழ் அதிகபட்சமாக 73 சதவீதம் மாற்று செயல்திறனை நிரூபிக்கும் என்று கணிக்கப்பட்டது. உறிஞ்சுதல்/மறு-உமிழ்வு இழப்புகளில் 15 சதவீதம் வரை அனுமதிக்கும் இலட்சியமற்ற கலப்பின தளங்களின் விரிவான பகுப்பாய்வு, சி பி வி செல்களுக்கு 45 சதவீத செயல்திறன் மதிப்பைக் கட்டுப்படுத்தியது. சூடான எலக்ட்ரான் பிடிப்பு முக்கிய இழப்பு வழிமுறைகளில் ஒன்று பேண்ட்கேப்பிற்கு மேலே அதிகப்படியான கேரியர் ஆற்றல் இழப்பு காரணமாகும். படிக கட்டமைப்பில் இழப்பதற்கு முன்பு கேரியர்களின் ஆற்றலைப் பிடிப்பதற்கான வழிகள் குறித்து கணிசமான அளவு ஆராய்ச்சி நடந்துள்ளது என்பதில் ஆச்சரியமில்லை. இதற்காக விசாரணையில் உள்ள ஒரு அமைப்பு குவாண்டம் புள்ளிகள் ஆகும். பல தூண்டுதல் தலைமுறை ஒரு தொடர்புடைய கருத்து, பட்டை விளிம்பில் ஒரு எலக்ட்ரானுக்கு பதிலாக, உறிஞ்சப்பட்ட ஃபோட்டானுக்கு ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட உற்சாகமான எலக்ட்ரான்களை உருவாக்கும் குறைக்கடத்திகளைப் பயன்படுத்துவதாகும். இந்த விளைவுக்காக குவாண்டம் புள்ளிகள் விரிவாக ஆராயப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவை முன்மாதிரி சூரிய மின்கலங்களில் சூரிய தொடர்புடைய அலைநீளங்களுக்கு வேலை செய்வதாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. பல எக்ஸிடான் உற்பத்தியைப் பயன்படுத்துவதற்கான மற்றொரு, மிகவும் நேரடியான வழி, சிங்கிள் பிளவு (அல்லது சிங்கிள் எக்ஸிடான் பிளவு) என்று அழைக்கப்படும் ஒரு செயல்முறையாகும், இதன் மூலம் ஒரு சிங்கிள் எக்ஸிடான் குறைந்த ஆற்றலின் இரண்டு மும்மடங்கு எக்ஸிடான்களாக மாற்றப்படுகிறது. இது குறைந்த பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தியுடன் இணைக்கப்படும்போது அதிக தத்துவார்த்த செயல்திறனை அனுமதிக்கிறது மற்றும் 100% ஐ விட அதிகமான குவாண்டம் செயல்திறன் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. மேலும் (தூண்டப்பட்ட) எலக்ட்ரான்கள் மீதமுள்ள எலக்ட்ரான்களுடன் மோட் இன்சுலேட்டர்கள் போன்ற வலுவாக தொடர்பு கொள்ளும் பொருட்களிலும் பல தூண்டுதல்களை உருவாக்க முடியும். ஃப்ளோரசன்ட் டவுன் கன்வெர்ஷன்/டவுன் ஷிஃப்டிங் அதிகரித்த செயல்திறனுக்கான மற்றொரு சாத்தியக்கூறு ஒளியின் அதிர்வெண்ணை ஃப்ளோரசன்ட் பொருளைக் கொண்டு பேண்ட்கேப் ஆற்றலை நோக்கி மாற்றுவதாகும். குறிப்பாக, ஷாக்லி-கியூசர் வரம்பை மீறுவதற்கு, ஒளிரும் பொருள் ஒரு உயர் ஆற்றல் ஃபோட்டானை பல குறைந்த ஆற்றல் ஃபோட்டான்களாக மாற்றுவது அவசியம் (குவாண்டம் செயல்திறன்> 1). எடுத்துக்காட்டாக, இரண்டு மடங்கிற்கும் அதிகமான பேண்ட்கேப் ஆற்றலைக் கொண்ட ஒரு ஃபோட்டான் பேண்ட்கேப் ஆற்றலுக்கு மேலே இரண்டு ஃபோட்டான்களாக மாறும். இருப்பினும், நடைமுறையில், இந்த மாற்று செயல்முறை ஒப்பீட்டளவில் திறமையற்றதாக இருக்கும். மிகவும் திறமையான அமைப்பு கண்டுபிடிக்கப்பட்டால், அத்தகைய பொருள் ஒரு இல்லையெனில் நிலையான கலத்தின் முன் மேற்பரப்பில் வர்ணம் பூசப்படலாம், குறைந்த செலவில் அதன் செயல்திறனை அதிகரிக்கும். இதற்கு மாறாக, ஃப்ளோரசன்ட் டவுன்ஷிஃப்டிங் ஆராய்ச்சியில் கணிசமான முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது, இது உயர் ஆற்றல் ஒளியை (எ. கா., புற ஊதா ஒளி) குறைந்த ஆற்றல் ஒளியாக (எ. கா., சிவப்பு ஒளி) 1 க்கும் குறைவான குவாண்டம் செயல்திறனுடன் மாற்றுகிறது. இந்த குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான்களுக்கு செல் அதிக உணர்திறன் கொண்டதாக இருக்கலாம். சாயங்கள், அரிய-பூமி பாஸ்பர்கள் மற்றும் குவாண்டம் புள்ளிகள் ஆகியவை ஃப்ளோரசன்ட் டவுன்ஷிஃப்டிங்கிற்காக தீவிரமாக ஆராயப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, சிலிக்கான் குவாண்டம் புள்ளிகள் இயக்கப்பட்ட டவுன்ஷிஃப்டிங் அதிநவீன சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்த வழிவகுத்தது. தெர்மோஃபோட்டோவோல்டிக் டவுன் கன்வெர்ஷன் தெர்மோஃபோட்டோவோல்டிக் செல்கள் பாஸ்போரேசன்ட் அமைப்புகளைப் போலவே உள்ளன, ஆனால் டவுன் கன்வெர்ட்டராக செயல்பட ஒரு தட்டு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தட்டில் விழும் சூரிய ஆற்றல், பொதுவாக கருப்பு வர்ணம் பூசப்பட்ட உலோகம், குறைந்த ஆற்றல் ஐஆர் ஆக மீண்டும் வெளியேற்றப்படுகிறது, பின்னர் அதை ஐஆர் செல்லில் பிடிக்க முடியும். இது ஒரு நடைமுறை ஐஆர் செல் கிடைப்பதை நம்பியுள்ளது, ஆனால் கோட்பாட்டு மாற்று செயல்திறனை கணக்கிட முடியும். 0. 92 eV பேண்ட்கேப் கொண்ட ஒரு கன்வெர்ட்டருக்கு, ஒற்றை-சந்திப்பு கலத்துடன் 54 சதவீதமாகவும், ஒளியியல் இழப்புகள் இல்லாமல் மற்றும் கதிர்வீச்சு மறுசீரமைப்பு மட்டுமே கொண்ட சிறந்த கூறுகளில் பிரகாசிக்கும் செறிவூட்டப்பட்ட ஒளிக்கு 85 சதவீதமாகவும் செயல்திறன் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. மேலும் பார்க்கவும் வெப்ப இயக்கவியல் செயல்திறன் வரம்பு குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் கணித மென்பொருள் நிரலைப் பயன்படுத்தி ஷாக்லி-கியூசர் கணக்கீட்டின் (பி. டி. எஃப்) மறுஉருவாக்கம். இந்தக் கட்டுரையில் உள்ள அனைத்து வரைபடங்களையும் கணக்கிட இந்த குறியீடு பயன்படுத்தப்பட்டது. லூக், அன்டோனியோ மற்றும் அன்டோனியோ மார்டி. அத்தியாயம் 4: ஒளிமின்னழுத்த மாற்றம் மற்றும் புதிய தலைமுறை சூரிய மின்கலங்களின் கோட்பாட்டு வரம்புகள். எட். அன்டோனியோ லூக் மற்றும் ஸ்டீவன் ஹெகெடஸ். ஒளிமின்னழுத்த அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் கையேடு. இரண்டாவது பதிப்பு. என். பி. : ஜான் வில்லி & சன்ஸ், 2011. 130-68. அச்சிடுங்கள். ஆற்றல் மாற்றம் குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் ஒளிமின்னழுத்த அகச்சிவப்பு சூரிய மின்கலங்கள்