Third-generation photovoltaic cell
تیسری نسل کے فوٹو وولٹک خلیات شمسی خلیات ہیں جو ممکنہ طور پر سنگل بینڈ گیپ شمسی خلیات کے لیے 31-41% بجلی کی کارکردگی کی شاکلی-کوئسر حد پر قابو پانے کے قابل ہیں۔ اس میں سیمی کنڈکٹنگ پی این جنکشنز ("پہلی نسل") اور پتلی فلم خلیوں ("دوسری نسل") سے بنے خلیوں کے متبادل شامل ہیں۔ عام تیسری نسل کے نظاموں میں بے ساختہ سلکان یا گیلیم آرسینائڈ سے بنے کثیر پرت ("ٹینڈم") خلیات شامل ہیں، جبکہ مزید نظریاتی پیشرفتوں میں تعدد کی تبدیلی، (یعنی۔ روشنی کی تعدد کو تبدیل کرنا جسے خلیہ ہلکی تعدد کے لیے استعمال نہیں کر سکتا جسے خلیہ استعمال کر سکتا ہے-اس طرح زیادہ طاقت پیدا ہوتی ہے)، گرم کیریئر کے اثرات اور دیگر متعدد کیریئر کے اخراج کی تکنیک۔ ابھرتے ہوئے فوٹو وولٹیکس میں شامل ہیں: کاپر زنک ٹن سلفایڈ سولر سیل (سی زیڈ ٹی ایس)، اور مشتق سی زیڈ ٹی ایس ای اور سی زیڈ ٹی ایس ایس ڈائی سینسیٹائزڈ سولر سیل، جسے "گرٹزل سیل" نامیاتی سولر سیل پیرووسائٹ سولر سیل کوانٹم ڈاٹ سولر سیل کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ خاص طور پر پیرووسائٹ خلیوں کی تحقیق میں کامیابیوں نے عوام میں زبردست توجہ حاصل کی ہے کیونکہ ان کی تحقیقی استعداد حال ہی میں 20 فیصد سے زیادہ بڑھ گئی ہے۔ وہ کم لاگت والی ایپلی کیشنز کا ایک وسیع میدان عمل بھی پیش کرتے ہیں۔ اس کے علاوہ، ایک اور ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجی، کنسنٹریٹر فوٹو وولٹیکس (سی پی وی)، آپٹیکل لینس اور ٹریکنگ سسٹم کے ساتھ مل کر اعلی موثر، ملٹی جنکشن سولر سیل کا استعمال کرتی ہے۔ ٹیکنالوجی شمسی خلیوں کو ریڈیو ریسیورز کے مرئی روشنی کے ہم منصبوں کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔ ایک رسیور تین بنیادی حصوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ ایک اینٹینا جو ریڈیو لہروں (روشنی) کو اینٹینا مواد میں الیکٹرانوں کی لہر جیسی حرکتوں میں تبدیل کرتا ہے، ایک الیکٹرانک والو جو اینٹینا کے سرے سے نکلتے ہی الیکٹرانوں کو پھنساتا ہے، اور ایک ٹونر جو منتخب تعدد کے الیکٹرانوں کو بڑھاتا ہے۔ ریڈیو کی طرح شمسی سیل بنانا ممکن ہے، ایک ایسا نظام جسے آپٹیکل ریکٹینا کہا جاتا ہے، لیکن آج تک یہ عملی نہیں رہے ہیں۔ شمسی برقی بازار کی اکثریت سلکان پر مبنی آلات سے بنی ہے۔ سلکان خلیوں میں، سلکان اینٹینا (یا الیکٹران ڈونر، تکنیکی طور پر) کے ساتھ ساتھ الیکٹران والو دونوں کے طور پر کام کرتا ہے۔ سلیکن وسیع پیمانے پر دستیاب ہے، نسبتا سستا ہے اور اس میں ایک بینڈ گیپ ہے جو شمسی کلیکشن کے لیے مثالی ہے۔ منفی پہلو پر سلکان کو بڑی مقدار میں تیار کرنا توانائی کے لحاظ سے اور معاشی طور پر مہنگا ہے، اور مطلوبہ رقم کو کم کرنے کے لیے بڑی کوششیں کی گئی ہیں۔ مزید برآں، یہ میکانکی طور پر نازک ہے، جس کے لیے عام طور پر مضبوط شیش کی ایک شیٹ کی ضرورت ہوتی ہے جسے میکانکی مدد اور عناصر سے تحفظ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ صرف شیشہ ہی ایک عام شمسی ماڈیول کی لاگت کا ایک اہم حصہ ہے۔ شاکلی-کوئسر کی حد کے مطابق، خلیے کی نظریاتی کارکردگی کی اکثریت بینڈ گیپ اور شمسی فوٹون کے درمیان توانائی میں فرق کی وجہ سے ہوتی ہے۔ بینڈ گیپ سے زیادہ توانائی والا کوئی بھی فوٹون فوٹو ایکسائٹیشن کا سبب بن سکتا ہے، لیکن بینڈ گیپ توانائی سے اوپر کی کوئی بھی توانائی ختم ہو جاتی ہے۔ شمسی سپیکٹرم پر غور کریں ؛ زمین تک پہنچنے والی روشنی کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ نیلا ہے، لیکن ان فوٹونوں میں سرخ روشنی سے تین گنا زیادہ توانائی ہوتی ہے۔ سلیکن کا بینڈ گیپ 1.1 eV ہے، تقریبا سرخ روشنی کا، لہذا اس صورت میں نیلے رنگ کی روشنی کی توانائی سلکان سیل میں ختم ہو جاتی ہے۔ اگر بینڈ گیپ کو اونچا ٹیون کیا جاتا ہے، نیلے رنگ سے کہیں، تو وہ توانائی اب پکڑی جاتی ہے، لیکن صرف کم توانائی والے فوٹونوں کو مسترد کرنے کی قیمت پر۔ ایک دوسرے کے اوپر مختلف بینڈ گیپس کے ساتھ مواد کی پتلی تہوں کو اسٹیک کرکے سنگل جنکشن سیل میں بہت بہتری لانا ممکن ہے-"ٹینڈم سیل" یا "ملٹی جنکشن" نقطہ نظر۔ سلکان کی تیاری کے روایتی طریقے خود کو اس نقطہ نظر پر نہیں لاتے ہیں۔ اس کے بجائے بے ساختہ سلکان کی پتلی فلمیں استعمال کی گئی ہیں، خاص طور پر یونی سولر کی مصنوعات، لیکن دیگر مسائل نے انہیں روایتی خلیوں کی کارکردگی سے ملنے سے روک دیا ہے۔ زیادہ تر ٹینڈم سیل ڈھانچے اعلی کارکردگی والے سیمی کنڈکٹرز پر مبنی ہوتے ہیں، خاص طور پر گیلیم آرسینائڈ (GaAs)۔ تین پرت والے GaA خلیوں نے تجرباتی مثالوں کے لیے 41.6% کارکردگی حاصل کی۔ ستمبر 2013 میں، ایک چار پرت والے خلیے کی کارکردگی 44.7 فیصد تک پہنچ گئی۔ عددی تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ "کامل" واحد پرت والے شمسی خلیے میں 1.13 ای وی کا بینڈ گیپ ہونا چاہیے، تقریبا بالکل سلکان کا۔ اس طرح کے خلیے میں زیادہ سے زیادہ نظریاتی طاقت کے تبادلے کی کارکردگی 33.7% ہو سکتی ہے-سرخ رنگ سے نیچے (اورکت میں) شمسی توانائی ختم ہو جاتی ہے، اور اعلی رنگوں کی اضافی توانائی بھی ختم ہو جاتی ہے۔ دو پرت والے خلیے کے لیے، ایک پرت کو 44 فیصد کی نظریاتی کارکردگی کے ساتھ 1.64 ای وی اور دوسری کو 0.94 ای وی پر ٹیون کیا جانا چاہیے۔ تین پرت والے سیل کو 48 فیصد کی کارکردگی کے ساتھ 1.83، 1.16 اور 0.71 ای وی پر ٹیون کیا جانا چاہیے۔ ایک نظریاتی "انفینیٹی لیئر" سیل میں پھیلی ہوئی روشنی کے لیے 68.2% کی نظریاتی کارکردگی ہوگی۔ اگرچہ نئی شمسی ٹیکنالوجیز جو دریافت کی گئی ہیں وہ نینو ٹیکنالوجی کے ارد گرد مرکوز ہیں، فی الحال کئی مختلف مادی طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ تیسری نسل کے لیبل میں متعدد ٹیکنالوجیز شامل ہیں، حالانکہ اس میں غیر سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجیز (بشمول پولیمر اور بائیومیمیٹکس)، کوانٹم ڈاٹ، ٹینڈم/ملٹی جنکشن سیل، انٹرمیڈیٹ بینڈ سولر سیل، ہاٹ کیریئر سیل، فوٹون اپ کنورژن اور ڈاؤن کنورژن ٹیکنالوجیز، اور سولر تھرمل ٹیکنالوجیز، جیسے تھرموفوٹونک، جو کہ گرین کی طرف سے تیسری نسل کے طور پر شناخت کی جانے والی ایک ٹیکنالوجی ہے، شامل ہیں۔ اس میں یہ بھی شامل ہیں: سلیکن نینو اسٹرکچرز 300-500 سورج اور 32 فیصد (پہلے سے ہی سول 3 جی خلیوں میں حاصل کردہ) سے + 50 فیصد تک پہنچنے کے لیے انسیٹنٹ سپیکٹرم (کنسنٹریٹر فوٹو وولٹک) میں ترمیم کرنا۔ وولٹیج یا کیریئر کلیکشن کو بڑھانے کے لیے اضافی تھرمل جنریشن (یو وی لائٹ کی وجہ سے) کا استعمال۔ رات کو بجلی پیدا کرنے کے لیے انفراریڈ سپیکٹرم کا استعمال۔ بینڈ گیپ بھی دیکھیں نینو اینٹینا نامیاتی الیکٹرانکس طباعت شدہ الیکٹرانکس حوالہ جات بیرونی روابط ورجینیا میں شمسی خلیوں کی مختلف نسلوں کی تحقیق سان جوکن ویلی سلیکن بمقابلہ سی آئی جی ایس میں ٹیک سولر شوٹ آؤٹ: شمسی توانائی کے ساتھ، مسئلہ یہ ہے کہ اسٹارٹ اپ مواد پتلی فلم سلکان شمسی خلیوں کو نشانہ بناتا ہے۔ سپرے-آن سولر پاور سیل حقیقی بریک تھرو سولر سیل ہیں: نئی لائٹ فینٹاسٹک ہونڈا اگلی نسل کے پتلی فلم سولر سیل گلوسری انفراریڈ شمسی خلیوں کو بڑے پیمانے پر تیار کرتی ہے۔