The Maximum Possible Efficiency of a Solar Cell Solar Energy Course 2020 Part 10 of 12
Welcome to "What is the Maximum Possible Efficiency of a Solar Cell?".
📜Get your course certificate📜
**********************************
http://bit.ly/solar-crash-course-ipolytek
SUBSCRIBE to see more courses like this one
***********************************************
https://www.youtube.com/channel/UCYYX-pqg9CoVhjtC4cW4DIA?sub_confirmation=1
This is the 10th video in our online course on Solar Energy. In it we discuss:
Is there a theoretical limit for the efficiency of a solar cell?
What is it?
How are scientists overcoming it?
Find out in this video.
This video is part of iPolytek's online course on solar energy.
iPolytek, Professional Development Courses for Engineers.
What is the maximum possible efficiency for a solar cell that has just one PN junction?
In 1961, William Shockley and Hans Queisser calculated this limit based on the second law of thermodynamics which states that the maximum efficiency of a "heat engine" is a function of the temperature of the hot reservoir (sun) and of the cold reservoir (the cell) - and the following assumptions
- The cell does not make use of the entire solar spectrum - meaning that part of the radiation that falls on the solar cell is systematically transformed into heat.
- The sunlight is not concentrated by mirrors or lenses.
The figure on the right summarises their findings. It shows how the energy of a photon is distributed as a function of the bandgap energy of the semiconductor.
The majority of the energy that falls on the solar cell is lost, yielding a Shockley-Queisser maximum efficiency limit of about 30% for a cell having just one PN junction.
Here we see the Shockley-Queisser Efficiency Limits for Various Semiconductors with 1 PN junction.
At one sun, meaning without the use of concentration by mirrors or lenses, a maximum efficiency of about 30% can be obtained from solar cells made of Copper Indium Selenium, crystalline silicon, Indium phosphide, Gallium arsenide, and cadmium telluride.
Amorphous silicon has a slightly lower max efficiency of 29%.
Researchers are working on several solutions to overcome the Shockley-Queisser limit.
Here are three examples,
Multi-junction (MJ) solar cells have multiple p-n junctions made of different semiconductor materials that produce an electric current in response to different wavelengths of light.
The theoretical SQ efficiency limit of MJ cells is on the order of 80%.
Here's why.
On the left, we see the energy absorbance spectrum of crystalline silicon having only one junction. The area shaded in gray is the AM1.5 spectrum supplied. The energy actually absorbed by the cell is shaded in red. As you can see, much of the energy falling upon the solar cell is wasted.
On the right, we see the performance of a multijunction solar cell. As you can see, this solar cell is able to absorb a wider range of wavelengths and wastes much less energy.
This is thanks to the use of different types of semiconductors, each having a bandgap energy chosen to absorb a specific part of the solar spectrum. When combined together, they allow more energy to be absorbed from sunlight yielding a much higher efficiency.
Up to 40% efficienct has been obtained in the lab so far.
A second approach to increasing solar cell efficiency is to use lenses to focus sunlight onto multijunction solar cells.
Lenses placed above the multijunction solar cell concentrate the sunlight by a factor of 100 to 1000. An average of 300 "suns" is used. The active solar cell surface is significantly reduced using this technique.
To date, efficiencies exceeding 45% have been measured in the lab.
Here is a closer look at a typical set-up.
On the left we see that sunlight hits a cell and lense assembly.
References:
************
1. TU Delft OpenCourseWare. Losses and Efficiency Limits. https://ocw.tudelft.nl/wp-content/upl.... (Accessed 22 July 2018).
2. WIREs Energy Environ 2016, 5:543–569. doi: 10.1002/wene.204. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/f.... (Accessed 22 July 2018.)
3. Ncouniot - Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.... (Accessed 23 July 2018.)
4. Natalya V. Yastrebova, Centre for Research in Photonics, University of Ottawa, April 2007. High-efficiency multi-junction solar cells: Current status and future potential. http://sunlab.eecs.uottawa.ca/wp-cont.... (Accessed 23 Aug 2018).
5. Solarpedia. http://fr.solarpedia.net/wiki/index.p... . (Accessed 23 July 2018.)
6. Grumerr434. https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi.... (Accessed 23 July 2018.)
#SolarEnergy #SolarCell #SolarSystem #Shockley-Queisser #Photovoltaics
فيديوهات ذات صلة
أشهر المقالات
أفضل 6 بدائل نتفلكس لمشاهدة الافلام والمسلسلات (مجاني ومدفوع)
تحميل اوفيس Microsoft Office 365 عربي كامل 2023 مفعل مجاناً
تحميل برنامج اكسل Excel جميع الاصدارات للكمبيوتر والموبايل كامل مجانا 2023
تحميل أهم البرامج الاساسية للكمبيوتر لويندوز 7 لسنة 2023 بعد الفورمات
أفضل برنامج ترجمة نصوص بدقة شديدة وصحيحة 100% بدون أخطاء
تحميل برنامج مايكروسوفت اوفيس Microsoft Office 2013 مجانا
أفضل 18 تطبيق من تطبيقات الأندرويد على الإطلاق في 2023
افضل تطبيق لتحسين مهارة النطق والاستماع فى اللغة الانجليزية
كورس [معتمد] في اعطال الثلاجة والديب فريزر والمبرد HVAC | إصدار شهادة الدورة التدريبية مجانا
الربح من الهاتف : 8 طرق تمكنك من ربح المال من الموبايل فقط
سيرتك الذاتية " CV " هي أول مستند وأول دليل على كفاءتك في العمل
وتقوم الورشه بمساعدتك لإنشاء سيرتك الذاتية بإحترافية
وتقوم الورشه بمساعدتك لإنشاء سيرتك الذاتية بإحترافية
تعلم صيانة سيارتك بنفسك
كتاوت السيارات و دوائرها شرح و تشخيص اعطال
جميع اعطال غسالات الدايو وجميع اكواد اعطال غسالات الدايو
بايثون تعلم الذكاء الاصطناعي باللغة العربية اساسيات تطبيق عملي
تشغيل جميع الغسالات مباشر بدون كارته وتجربه الكارته مباشر بدون ضفيره
صيانة وتصليح تكييف مركزي ومعلومات عامة عن التبريد والتكييف
معدات ثقيلة وسيارات تصميم وتشغيل وصيانة المعدات الثقيلة والسيارات
صيانة هاردوير الموبايل دليل شامل لإصلاح وصيانة أجهزة الموبايل
صيانة اللابتوب دليل تعليمي لتطوير مهارات إصلاح وصيانة اللابتوب
ادوات الذكاء الاصطناعي تعرف معنا
01 machine learning تعليم الآلة القسم الأول مقدمة
دورة اساسيات التداول من الصفر الى الاحتراف
تداول العملات تعلم التحليل الكلاسيكي لجميع المستويات من الصفر الى الاحتراف 2021
تطبيقات ابل الرسميه تعرف معنا
كيفيه صنع تريكو في وقت صغير تعرف معنا
موبايلات تغيير شاشه هواوي
صيانه السخانات تغيير الجلده
صيانة الشاشات واصلاح عطل في شاشه سامسونج
اساسيات الفرونت اند تعرف معنا
مقدمة في علوم الحاسب تعرف علي مكونات الكمبيوتر علي شاهين
أحدث الدورات
Basics of OOP with C
مشروبات رمضان 2024
سحور رمضان 2024
أكلات رمضان 2024
حلويات رمضان 2024
Secure Your PHP Web Application
تعلم لغات العالم واختبارات اللغه التركيه
تعلم لغات العالم مع معهد ايليت
اتعلم كيفيه التحدث باكثر من 5 لغات
تعلم الانجليزي خطوه ب خطوه
سلسلة English Bits دروس تعليم اللغة الانجليزية
تعلم اللغة الإنجليزية من خلال الأفلام الأمريكية
كامل منهاج سبيته لتدريب الانجليزية
تعلم الانجليزيه المستوي التاني
منهج شامل من الصفر 2022 لتعلم الانجليزيه ابدأ من هنا
تكنولوجيا المعلومات وكيفيه التعمق فيها
مقدمة إلى تكنولوجيا المعلومات
تكنولوجيا المعلومات IT تعلم معنا تقنيه المعلومات
اساسيات تكنولوجيا المعلومات
تعليم البرمجة للأطفال خطوه بخطوه