Güneş pili sayfasının kaynağını görüntüle

{{Giriş çok uzun}}
[[Dosya:Solar_cell.png|küçükresim| Geleneksel bir kristal silisyum güneş hücresi (2005 itibarıyla). Baralardan (daha büyük gümüş renkli şeritler) ve parmaklardan (daha küçük olanlar) yapılan elektrik kontakları [[silisyum]] ''[[wafer]]'' üzerine basılmıştır.]]
[[Dosya:Photovoltaic_cell.svg|küçükresim|Fotovoltaik hücrenin sembolü.]]
'''Güneş pili, Güneş Hücresi, Güneş Gözesi''' veya '''fotovoltaik hücre''' [[Fizik|, fiziksel]] ve [[Kimyasal madde|kimyasal bir]] fenomen olan [[fotovoltaik etki]] ile [[Işık|ışığın]] enerjisini doğrudan [[Elektrik|elektriğe]] dönüştüren elektrikli bir araçtır.<ref name="chemistryexplained.com">[http://www.chemistryexplained.com/Ru-Sp/Solar-Cells.html Solar Cells] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210414100708/http://www.chemistryexplained.com/Ru-Sp/Solar-Cells.html |tarih=14 Nisan 2021 }}. chemistryexplained.com</ref> [[Elektrik akımı|Akım]], [[Gerilim (elektrik)|voltaj]] veya [[Elektriksel özdirenç ve iletkenlik|direnç]] gibi elektriksel özellikleri ışığa maruz kaldığında değişen bir araç olarak tanımlanabilen bir '''fotoelektrik hücre''' formudur. Güneş hücreleri, genellikle halk arasında güneş panelleri ya da modülleri olarak bilinen fotovoltaik cihazların elektriksel yapı taşlarıdır. Genel olarak tek bağlantılı (single junction) [[silisyum]] güneş hücresi, yaklaşık 0,5 ila 0,7 voltluk bir maksimum açık devre [[Gerilim (elektrik)|gerilimi]] üretebilir.<ref>{{Web kaynağı|url=http://solarbotics.net/starting/200202_solar_cells/200202_solar_cell_use.html|başlık=Solar cells – performance and use|çalışma=solarbotic s.net|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210420072002/http://solarbotics.net/starting/200202_solar_cells/200202_solar_cell_use.html|arşivtarihi=20 Nisan 2021|ölüurl=hayır}}</ref>

Güneş hücreleri, kaynağın [[güneş ışığı]] veya yapay ışık olmasına bakılmaksızın [[fotovoltaik]] olarak tanımlanır. Enerji üretmeye ek olarak, bir [[Fotosel|fotodetektör]] (örneğin [[kızılötesi dedektör]]ler ) olarak, görünür aralığa yakın ışığı veya diğer [[elektromanyetik radyasyon]]u algılamak veya ışık yoğunluğunu ölçmek için kullanılabilirler.

Bir fotovoltaik (FV) hücrenin çalışması üç temel özellik gerektirir:

* [[Elektron]] deliği çiftleri veya [[eksiton]]lar üreten ışığın soğurulması.
* Karşıt tipteki yük taşıyıcıların ayrılması.
* Bu taşıyıcıların harici bir devreye ayrı ayrı çıkarılması.

Güneş hücrelerinin aksine, bir güneş termal [[Düzlemsel güneş kollektörü|güneş kollektörü]], doğrudan ısıtma  amaçlı kullanılan veya ısıdan dolaylı olarak elektrisel üretimi sağlayan bir sistemi tanımlar. Öte yandan bir "'''fotoelektrolitik hücre'''"   ([[fotoelektrokimyasal hücre]] ) ya genel olarak akla ilk gelen fotovoltaik hücreyi (''[[Edmond Becquerel]] tarafından geliştirilenler gibi veya modern [[Boyaya duyarlı güneş pilleri|boyaya duyarlı güneş hücreleri]] gibi'') ya da sadece güneş ışığı kullanarak suyu doğrudan [[hidrojen]] ve [[oksijen]]e ayıran bir aracı malzemeyi refere eder.

Güneş pili veya güneş hücresi, ışığı doğrudan elektrik akımına dönüştüren (fotovoltaik) bir araçtır. [[Yarı iletken]] bir [[diyot]] olarak çalışan güneş hücresi, güneş ışığının taşıdığı enerjiyi iç fotoelektrik reaksiyondan faydalanarak doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür.

Türkiye Cumhuriyetinde 5346 No.lu kanunun kabulunden sonra yenilenebilir enerjiler daha çok önem kazanmıştır. Belgeli yenilenebilir enerji üreticilere satış garantisi veren bu kanunun benzerleri, çeşitli [[Avrupa Birliği]] ülkelerinde de uygulanmaktadır.

Güneş enerjisi kullanımının önemi her geçen yıl biraz daha artmaktadır. Yirminci yüzyılda, dünya nüfusu 4 kat artarken enerji talebi 16 kat artmıştır. Günümüzde 6,5 milyar insanın şu anki yaşam tarzını sürdürebilmesi için gerekli olan enerji miktarı, yaklaşık olarak 13 [[terawatt]] (TW) tır. Yapılan ileriye dönük projeksiyonlara göre 2050 yılına gelindiğinde, insanoğlunun enerji talebi günümüze nazaran 10 terawatt daha fazla olacaktır. Bu ise şu anlama gelir; eğer küresel ısınmaya sebep olmaksızın enerji elde edilmek istenirse, 2050'ye kadar her gün 1 [[gigawatt]]'lık [[nükleer enerji]] santrali kurmak gerekecektir. Dünya üzerindeki toplam [[rüzgâr enerjisi]] potansiyeli 2-4 TW civarında, [[hidroelektrik]] enerji kaynağı 0,5TW, [[jeotermal enerji]] kaynağı 12TW, [[gelgit]] ve [[okyanus]] akıntılarından üretilebilecek enerji miktarı 2TW ve dünya üzerinde kullanılabilecek güneş enerjisi miktarı ise 120.000 TW dır.<ref>J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2834-2860.</ref>
Bu veriler, güneş enerjisi kullanımının önemini somut bir şekilde ortaya koymaktadır.

Günümüzde bu hususta, bilimsel olarak yapılan çalışmalar, [[inorganik]] ve [[organik]] bazlı olmak üzere ikiye ayrılmış durumdadır. Silikon içerikli olan güneş pilleri inorganik, organik menşeli güneş pilleri ise [[organik güneş pilleri]] olarak adlandırılır. Organik güneş pilleri üzerinde çalışılıyor olmasının sebebi, maliyet olarak daha ucuz olmaları ve kolay uygulanabiliyor olmalarıdır. Bu son derece çekici iki özelliğe rağmen günümüzde organik güneş pillerinde, uygulama aşamasına geçilememiştir. bunun sebebi hava ile kolayca oksitleniyor olması ve güneş ışığını enerjiye dönüştürme yüzdesinin (~%11), silikon bazlı güneş pillerine kıyasla çok daha düşük olmasıdır.<ref>''[[Accounts of Chemical Research]]'', 2009, 42 (11), 1788-1798</ref>

== Uygulamalar ==
[[Dosya:From_a_solar_cell_to_a_PV_system.svg|küçükresim| Bir güneş hücresinden bir FV sisteme. Bir [[fotovoltaik sistem]]in olası bileşenlerinin şeması]]
Güneş hücreleri, [[güneş ışığı]]ndan elektrik enerjisi üreten [[Güneş paneli|güneş modülleri]] / panelleri yapmak için hammadde olarak kullanılır. Bir güneş paneli, güneş enerjisini kullanarak [[güneş enerjisi]] üretir.

=== Hücreler, Modüller, Paneller ve Sistemler ===
Tamamı tek bir düzlemde yönlendirilmiş entegre bir gruptaki birden çok seri ya da paralel bağlı güneş hücresi, bir güneş [[Güneş paneli|fotovoltaik güneş paneli]] veya modülü oluşturur. Fotovoltaik güneş panelleri genellikle güneşe bakan tarafta bir cam tabakaya sahiptir ve bu cam sayesinde yarıiletken güneş hücreleri korunurken saydamlık sayesinde ışığın geçmesi sağlanır. Güneş hücreleri genellikle ek voltaj oluşturacak şekilde [[Seri ve paralel devreler|seri bağlanır.]] Hücrelerin paralel bağlanması ise daha yüksek bir akım sağlar.

Bununla birlikte, paralel bağlı hücrelerde oluşacak gölgelenme gibi sorunlar, daha zayıf (daha az aydınlatılmış) paralel dizgiyi (bir dizi bağlı hücre) kapatarak önemli güç kaybına  neden olur ve panelin aydınlık tarafındaki hücrelerden kaynaklı [http://www.akmtele.com/index.php/destek/teknik-bilgiler/elektronik-ogreniyorum/53-pn-balants-pn-junction.html#:~:text=Ters%20Bias%20(Reverse%20Bias)&text=PN%20ba%C4%9Flant%C4%B1n%C4%B1n%20P%20taraf%C4%B1ndaki%20bo%C5%9Fluklar,bo%C5%9Fluklarla%20birle%C5%9Ferek%20pozitif%20iyona%20d%C3%B6n%C3%BC%C5%9F%C3%BCr. ters bias] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210122000821/http://akmtele.com/index.php/destek/teknik-bilgiler/elektronik-ogreniyorum/53-pn-balants-pn-junction.html#:~:text=Ters%20Bias%20(Reverse%20Bias)&text=PN%20ba%C4%9Flant%C4%B1n%C4%B1n%20P%20taraf%C4%B1ndaki%20bo%C5%9Fluklar,bo%C5%9Fluklarla%20birle%C5%9Ferek%20pozitif%20iyona%20d%C3%B6n%C3%BC%C5%9F%C3%BCr. |tarih=22 Ocak 2021 }} nedeniyle zarar görmesine neden olabilir.

Modüller, bağımsız MPPT'ler ([[maksimum güç noktası izleyici]]leri) kullanılarak veya kullanılmadan yapılabilen, istenen pik DC voltajı ve yükleme akımı kapasitesine sahip bir dizi oluşturmak için veya her bir modüle özgü, modül seviyesinde güç elektroniği (MLPE) birimleri olan veya olmayan [[İnvertör|mikro çeviriciler]] veya DC-DC optimize edicilerle birbirine bağlanabilirler. Şönt [[diyot]]lar ise, dizilerde gölgelemeden kaynaklı  seri/paralel bağlı hücrelerde oluşacak güç kaybını azaltabilir.

== Tarih ==
Fotovoltaik etki ilk olarak Fransız fizikçi [[Edmond Becquerel]] tarafından deneysel olarak gösterildi. 1839'da, 19 yaşındayken, babasının laboratuvarında dünyanın ilk fotovoltaik hücresini inşa etti. [[Willoughby Smith]] [[Nature (dergi)|, Nature'ın]] 20 Şubat 1873 sayısında ilk olarak "Elektrik Akımının geçişi sırasında Işığın Selenyum Üzerindeki Etkisi" ni tanımladı. 1883'te [[Charles Fritts]] [[Yarı iletken|, yarı iletken]] [[selenyum]]un bağlantılarını oluşturmak için ince bir [[altın]] tabakasıyla kaplanmasıyla ilk [[Katı hâl elektroniği|katı hal]] fotovoltaik hücresini imal etti; cihaz yalnızca yaklaşık % 1 verimliydi. Güneş Hücresi tarihçesinin diğer kilometre taşları şunları içermektedir:

* 1888 - Rus fizikçi Aleksandr Stoletov, [[Heinrich Hertz]] tarafından 1887'de keşfedilen dış [[Fotoelektrik etkisi|fotoelektrik etki]]ye dayanarak ilk hücreyi imal etti<ref name="Gevorkian2007">{{Kitap kaynağı|url=https://books.google.com/books?id=i8rcHsOfPScC|başlık=Sustainable energy systems engineering: the complete green building design resource|yayıncı=McGraw Hill Professional|yıl=2007|isbn=978-0-07-147359-0|erişimtarihi=11 Ekim 2022|arşivurl=https://web.archive.org/web/20220804210242/https://books.google.com/books?id=i8rcHsOfPScC|arşivtarihi=4 Ağustos 2022|ölüurl=hayır}}</ref>
* 1905 - [[Albert Einstein]], yeni bir kuantum ışık teorisi önerdi ve [[fotoelektrik etkisi]]ni, 1921'de [[Nobel Fizik Ödülü|Nobel Fizik Ödülü'nü]] aldığı dönüm noktası niteliğindeki bir makalede  anlattı.<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1921/ "The Nobel Prize in Physics 1921: Albert Einstein"] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20081017213309/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1921/ |tarih=17 Ekim 2008 }}, Nobel Prize official page</ref>
* 1941 - Vadim Lashkaryov, [[Bakır(I) oksit|Cu <sub>2</sub> O]] ve Ag  S proto ''hücrelerinde p'' - ''n-'' bağlantılarını keşfetti. 
* 1946 - Russell Ohl [[Transistör|, transistöre]] yol açacak gelişmeler dizisi üzerinde çalışırken, modern bağlantı yarı iletken güneş hücresinin<ref>"Light sensitive device" {{ABD patent|2402662}} Issue date: June 1946</ref> patentini aldı.
* 1948 - ''Yarıiletkenler Dünyasına Giriş'' Kurt Lehovec'in, hakemli dergi Physical Review'de fotovoltaik etkiyi ilk açıklayan kişi olabileceğini belirtti ''.<ref>{{Web kaynağı |url=https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.74.463 |başlık=Physical Review |erişimtarihi=24 Nisan 2021 |arşivurl=https://web.archive.org/web/20200822094007/https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.74.463 |arşivtarihi=22 Ağustos 2020 |ölüurl=hayır}}</ref><ref>[https://www.worldscientific.com/doi/pdf/10.1142/9789813222168_0001 Introduction to the World of Semiconductors (page 7] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20200728224313/https://www.worldscientific.com/doi/pdf/10.1142/9789813222168_0001 |tarih=28 Temmuz 2020 }})</ref>''
* 1954 - İlk pratik fotovoltaik hücre, [[Bell Labs|Bell Laboratuvarlarında]] halka tanıtıldı.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=http://www.aps.org/publications/apsnews/200904/physicshistory.cfm|başlık=April 25, 1954: Bell Labs Demonstrates the First Practical Silicon Solar Cell|tarih=April 2009|sayı=4|çalışma=APS News|yayıncı=American Physical Society|cilt=18|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20180128132644/https://www.aps.org/publications/apsnews/200904/physicshistory.cfm|arşivtarihi=28 Ocak 2018|ölüurl=hayır}}</ref> Mucitler, Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin ve Gerald Pearson'dı.<ref name="Tsokos2010">{{Kitap kaynağı|url={{google books |plainurl=y |id=uWVQrIZqz_MC}}|başlık=Physics for the IB Diploma Full Colour|tarih=28 Ocak 2010|yayıncı=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-13821-5}}</ref>
* 1957 - Mısırlı mühendis Mohamed M. Atalla, Bell Laboratuvarlarında termal oksidasyonla [[silisyum]] [[Pasifleştirme|yüzey pasivasyonu]] sürecini geliştirdi.<ref>{{Kitap kaynağı|url=https://core.ac.uk/download/pdf/156698511.pdf|başlık=New Perspectives on Surface Passivation: Understanding the Si-Al2O3 Interface|tarih=2016|sayfa=13|yayıncı=Springer|isbn=9783319325217|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210304010528/https://core.ac.uk/download/pdf/156698511.pdf|arşivtarihi=4 Mart 2021|ölüurl=hayır}}</ref><ref name="Lojek">{{Kitap kaynağı|başlık=History of Semiconductor Engineering|tarih=2007|sayfalar=120 & 321-323|yayıncı=[[Springer Science & Business Media]]|isbn=9783540342588}}</ref> Yüzey pasifleştirme süreci o zamandan beri güneş hücresi verimliliği için kritik öneme sahiptir.<ref>{{Kitap kaynağı|url=https://core.ac.uk/download/pdf/156698511.pdf|başlık=New Perspectives on Surface Passivation: Understanding the Si-Al2O3 Interface|tarih=2016|yayıncı=Springer|isbn=9783319325217|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210304010528/https://core.ac.uk/download/pdf/156698511.pdf|arşivtarihi=4 Mart 2021|ölüurl=hayır}}</ref>
* 1958 - Güneş hücreleri, Vanguard I uydusuna eklenmesiyle önem kazandı.

=== Uzay uygulamaları ===
[[Dosya:Explorer_6_paddles_up.jpg|küçükresim| [[NASA]], en başından beri uzay aracında güneş hücreleri kullanmaktaydı. Örneğin, 1959'da başlatılan Explorer 6, yörüngede bir kez katlanan dört dizi panele sahipti. Bu paneller uzayda aylarca güç sağladılar.]]
Uzay uygulamalarında güneş hücreleri (pilleri), 1958'de [[Vanguard uydusu]]nda birincil akü güç kaynağına alternatif bir güç kaynağı olarak önemli bir uygulamada kullanılmasıyla ilk kez öne sürülmüştür. Uydu gövdesinin dışına hücre modülü eklenerek, uzay aracında veya güç sistemlerinde büyük bir değişiklik olmaksızın görev süresi uzatılabilmekteydi. 1959'da Amerika Birleşik Devletleri, uydularda ortak bir özellik haline gelecek büyük kanat şeklindeki güneş panellerine sahip [[Explorer 6]]'yı piyasaya sürdü. Bu diziler 9600 [[Hoffman güneş hücresi]]nden oluşuyordu.

1960'lara gelindiğinde, güneş hücreleri, en iyi güç-ağırlık oranını sundukları için, Dünya yörüngesindeki çoğu uydu ve ve güneş sistemine bir dizi sonda için ana güç kaynağı olarak kaldı (ve hala da öyledir). Ancak, bu başarının uzay uygulamalarında mümkün olmasının nedeni, enerji güç sistemi maliyetlerinin yüksek olması, uzay teknolojisi kullanıcılarının başka güç seçeneklerine sahip olmaması ve mümkün olan en iyi hücreler için ödeme yapmaya istekli olmalarıydı. Bu nedenle; ta ki [[Ulusal Bilim Vakfı]]'nın '''"Ulusal İhtiyaçlara Uygulanan Araştırma"''' programı karasal uygulamalar için güneş hücrelerinin geliştirilmesini teşvik etmeye başlayana kadar, '''uzay enerjisi piyasası ('''özellikle '''[[NASA]])''' güneş hücrelerinde daha yüksek verimliliklerin geliştirilmesini sağladı.

1990'ların başında, '''uzay güneş hücreleri''' için kullanılan teknoloji, karasal paneller için kullanılan silisyum teknolojisinden ayrıldı ve uzay aracı uygulamaları [[galyum arsenit]] bazlı III-V yarı iletken malzemelere geçerek, daha sonra yapılan geliştirmelerle modern III-V çok bağlantılı (multi junction) fotovoltaik hücreye dönüştü.

Son yıllarda araştırmalar hafif, esnek ve yüksek verimli güneş hücreleri tasarlama ve üretme yönünde ilerlemiştir. Karasal güneş hücresi teknolojisi genellikle mukavemet ve koruma için bir cam tabakası ile lamine edilmiş silisyum temelli fotovoltaik hücreler kullanır. Güneş hücreleri için uzay uygulamaları, hücrelerin ve dizilerin hem yüksek verimli hem de son derece hafif olmasını gerektirir. Uydularda uygulanan bazı yeni teknolojiler, güneş enerjisinin daha geniş bir spektrumunu kullanmak için değişen bant aralıklarına sahip farklı '''PN''' '''bağlantılarından''' oluşan çok bağlantılı (multi junction) fotovoltaik hücrelerdir. Ek olarak, büyük uydular, elektrik üretmek için büyük güneş panellerinin kullanılmasını gerektirir. Bu durum, uydu yörüngeye oturtulmadan önce uydunun üzerinde gittiği fırlatma aracının geometrik kısıtlamalarına uyması için güneş paneli dizilerinin katlanmasını ya da parçalara ayrılmasını gerektirir. Uydulardaki geleneksel güneş panelleri, birbiri üzerine katlanmış birkaç küçük karasal güneş panelinden oluşmaktadır. Bu küçük paneller, uydu yörüngesine yerleştirildikten sonra geniş bir panel şeklinde açılır. Gelişen teknolojiyle yeni uydularda, çok hafif olan ve çok küçük bir hacimde paketlenebilen esnek, yuvarlanabilir güneş panelleri kullanılması hedeflenmektedir. Bu esnek dizilerin daha küçük boyutu ve ağırlığı, bir fırlatma aracının yük ağırlığı ile fırlatma maliyeti arasındaki doğrudan ilişki nedeniyle bir uydunun fırlatılmasının toplam maliyetini önemli ölçüde azaltır.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.nasa.gov/mission_pages/station/structure/elements/solar_arrays.html|başlık=International Space Station Solar Arrays|erişimtarihi=10 Mayıs 2019|tarih=31 Temmuz 2017|çalışma=NASA|arşivurl=https://web.archive.org/web/20190617093419/https://www.nasa.gov/mission_pages/station/structure/elements/solar_arrays.html|arşivtarihi=17 Haziran 2019|ölüurl=hayır}}</ref>

=== Fiyat Düşüşleri ===
Teknolojik iyileştirmeler 1960'lardan itibaren kademeli olarak gerçekleşti. Maliyetlerin yüksek kalmasının nedeni de tam olarak buydu, çünkü uzay yatırımcıları mümkün olan en iyi hücreler için ödeme yapmaya istekliydi ve daha düşük maliyetli, daha az verimli çözümlere yatırım yapmak için hiçbir gerekçeleri yoktu. Fiyatlar, büyük ölçüde [[Yarı iletken sanayii|yarı iletken endüstrisi]] tarafından belirlenmiş olup; 1960'larda endüstrinin [[entegre devre]]lere geçişiyle birlikte, görece daha düşük fiyatlarla daha büyük yarı iletken külçelerin (ingot) kullanılmasının önü açılmıştır. İngot üretim fiyatları düştükçe, ortaya çıkan hücrelerin fiyatı da düştü. Bu durum, 1971 yılında hücre maliyetlerini watt başına 100 dolar seviyelerine kadar düşürdü. {{Kdn|Perlin|1999}}

1969'un sonlarında, [[Elliot Berman]] isimli girişimci ve yönetici gelecek  30 yıl boyunca projeler arayan ünlü petrol ve enerji şirketi [[ExxonMobil|Exxon]] 'un ekibine  katıldı ve OPEC petrol krizinin ardından Nisan 1973'te, o sırada [[ExxonMobil|Exxon]]'un yüzde yüz iştiraki olan [[Solar Power Corporation]]'ı (SPC) kurdu. {{Kdn|Perlin|1999}}<ref name="williams 2005">
{{Kitap kaynağı|url=https://archive.org/details/chasingsunsolara0000will|başlık=Chasing the Sun: Solar Adventures Around the World|sayfa=[https://archive.org/details/chasingsunsolara0000will/page/84 84]|yayıncı=[[New Society Publishers]]|yıl=2005|isbn=9781550923124}}
</ref><ref name="jones">{{Kitap kaynağı|url=http://www.hbs.edu/faculty/Publication%20Files/12-105.pdf|başlık="Power from Sunshine": A Business History of Solar Energy|sayfalar=22-23|yayıncı=[[Harvard Business School]]|yıl=2012|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20160304080029/http://www.hbs.edu/faculty/Publication%20Files/12-105.pdf|arşivtarihi=4 Mart 2016|ölüurl=hayır}}</ref> Bu firma ve ekibi, elektrik fiyatlarının 2000 yılına kadar çok daha pahalı olacağı sonucuna vardı ve bu fiyat artışının alternatif enerji kaynaklarını daha çekici hale getireceğini düşündü. Buna istinaden bir pazar araştırması yaptı ve [[watt]] başına yaklaşık 20$ / watt'lık bir fiyatın önemli bir talep yaratacağı sonucuna vardı. {{Kdn|Perlin|1999}}

Ekip, rough-sawn tekniğiyle işlenen ''[[wafer]]'' yüzeyine dayanarak ''waferleri'' parlatma ve yansıma önleyici (Anti-reflektif) bir katmanla kaplama adımlarını ortadan kaldırdı. Ayrıca, uzay uygulamalarında kullanılan pahalı malzemeleri ve elle yapılan kablolamaları, arkada bir [[baskılı devre kartı]], ön tarafta [[akrilik]] plastik ve hücreler arasında silikon yapıştırıcı kullanarak değiştirdi. {{Kdn|Perlin|1999}} Güneş panelleri, elektronik pazarından çıkarılan malzemeler kullanılarak yapılabilir hale gelmişti. SPC firması tanıtımını yaptığı bu yeni ürünle, deniz seyrüsefer uygulamaları üreticisi '''[[Tideland Signal]]''' firmasını '''sahil''' '''güvenliği''' için kullanılan [[Şamandıra (denizcilik)|seyir şamandıralarına]] güç sağlamak için panellerini kullanmaya ikna etti.

=== Araştırma ve Endüstriyel Üretim ===
Karasal uygulamalar için güneş enerjisi araştırmaları, ABD Ulusal Bilim Vakfı'nın Gelişmiş Güneş Enerjisi Araştırma ve Geliştirme Bölümü tarafından 1969'dan 1977'ye kadar süren "Ulusal İhtiyaçlara Uygulanan Araştırma" programı<ref>[https://www.nsf.gov/about/history/nsf50/nsf8816.jsp The National Science Foundation: A Brief History] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210318020918/https://www.nsf.gov/about/history/nsf50/nsf8816.jsp |tarih=18 Mart 2021 }}, Chapter IV, NSF 88-16, 15 July 1994 (retrieved 20 June 2015)</ref> ile öne çıkmış ve karasal elektriksel güç üretimine yönelik güneş enerjisi geliştirmeye yönelik araştırmaları finanse etmiştir. 1973 tarihli "Cherry Hill Konferansı", bu hedefe ulaşmak için gerekli teknoloji hedeflerini ortaya koydu ve bu hedeflere ulaşmak için iddialı bir projenin ana hatlarını çizerek, onlarca yıldır devam edecek olan uygulamalı bir araştırma programını başlattı.<ref>{{Kitap kaynağı|başlık=AIP Conference Proceedings|kısım=Cherry Hill revisited: Background events and photovoltaic technology status|ansiklopedi=National Center for Photovoltaics (NCPV) 15th Program Review Meeting. AIP Conference Proceedings|sayfa=785|yıl=1999|cilt=462|doi=10.1063/1.58015}}</ref> Program daha sonra [[ABD Enerji Bakanlığı]]yla birleşecek olan [[Enerji Araştırma ve Geliştirme İdaresi]] (ERDA)<ref>Deyo, J. N., Brandhorst, H. W., Jr., and Forestieri, A. F., [https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19770006594 Status of the ERDA/NASA photovoltaic tests and applications project] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210225194536/https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19770006594 |tarih=25 Şubat 2021 }}, 12th IEEE Photovoltaic Specialists Conf., 15–18 Nov 1976</ref> tarafından devralındı.

[[1973 Petrol Krizi|1973 petrol krizinin]] ardından, petrol şirketleri yüksek karlarını güneş enerjisi şirketlerini kurmak (veya satın almak) için kullandılar ve o dönemden sonra onlarca yıl en büyük üreticiler olarak kaldılar. [[ExxonMobil|Exxon]], [[ARCO]], [[Shell]], [[Amoco]] (daha sonra BP tarafından satın almıştır) ve [[Mobil]] gibi firmaların tamamı 1970'ler ve 1980'lerde büyük güneş enerjisi departmanlarına sahipti. Daha sonra bu isimler arasına [[General Electric]], [[Motorola]], [[IBM]], [[Tyco]] ve [[RCA]] gibi teknoloji şirketleri de katıldı.<ref name="Information1979">{{Akademik dergi kaynağı|url=https://books.google.com/books?id=x3w5ZfGUS_0C|başlık=The multinational connections-who does what where|yazarlar=Reed Business Information|tarih=18 Ekim 1979|çalışma=New Scientist|yayıncı=Reed Business Information|issn=0262-4079|erişimtarihi=11 Ekim 2022|arşivurl=https://web.archive.org/web/20220407191519/https://books.google.com/books?id=x3w5ZfGUS_0C|arşivtarihi=7 Nisan 2022|ölüurl=hayır}}</ref>

== Azalan maliyetler ve Eksponansiyel Büyüme ==
Enflasyona göre hesaplandığında, 1970'lerin ortalarında bir güneş paneli (modülü) için watt başına fiyat 96 dolar olarak belirlenmiştir.. Bloomberg New Energy Finance verilerine göre, süreç iyileştirmeleri ve üretimdeki çok büyük artış, bu rakamı 2016 yılında % 99 düşerek watt başına 68 sente getirmiştir.<ref>Buhayar, Noah (28 January 2016) [https://www.bloomberg.com/features/2016-solar-power-buffett-vs-musk/ Warren Buffett controls Nevada’s legacy utility. Elon Musk is behind the solar company that’s upending the market. Let the fun begin.] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20170216024255/https://www.bloomberg.com/features/2016-solar-power-buffett-vs-musk/ |tarih=16 Şubat 2017 }} ''Bloomberg Businessweek''</ref>  [[Moore yasası|Moore Yasasına]] benzer bir gözlem olan [[:en:Swanson's law|Swanson yasası]] güneş endüstrisi hacmi iki katına çıktığında güneş hücresi fiyatlarının % 20 düştüğünü göstermektedir. Bu gözlem tekniği 2012'nin sonlarında haftalık yayın [[The Economist]]'te bir makalede yer almıştır.<ref name="Econ1">{{Haber kaynağı|url=https://www.economist.com/news/21566414-alternative-energy-will-no-longer-be-alternative-sunny-uplands|başlık=Sunny Uplands: Alternative energy will no longer be alternative|erişimtarihi=28 Aralık 2012|tarih=21 Kasım 2012|çalışma=The Economist|arşivurl=https://web.archive.org/web/20160129080715/http://www.economist.com/news/21566414-alternative-energy-will-no-longer-be-alternative-sunny-uplands|arşivtarihi=29 Ocak 2016|ölüurl=hayır}}</ref>

Daha ileri iyileştirmeler, üretim maliyetini watt başına 1 doların altına düşürmüş ve toptan satış maliyetleri 2 doların çok altında kalmaya başlamıştır.<ref name="247wallst.com">[http://247wallst.com/2011/10/06/solar-stocks-does-the-punishment-fit-the-crime-fslr-spwra-stp-jaso-tsl-ldk-tan/ Solar Stocks: Does the Punishment Fit the Crime?] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20130510101901/http://247wallst.com/2011/10/06/solar-stocks-does-the-punishment-fit-the-crime-fslr-spwra-stp-jaso-tsl-ldk-tan/ |tarih=10 Mayıs 2013 }}. 24/7 Wall St. (6 October 2011). Retrieved 3 January 2012.</ref>

Yarı iletken endüstrisi giderek büyüyen [[Döküm|ingot]]lara geçtikçe, eski ekipman ucuz hale gelmeye başlamıştır. Ekipman fazlası piyasada bulunur hale geldikçe hücre boyutları büyümüştür; örneğin daha sonra BP tarafından satın alınacak [[:en:ARCO|ARCO]] Solar'ın orijinal panelleri, 2 ila 4 inç (50 ila 100&nbsp;mm) çapında hücreler kullanmıştır. 1990'larda ve 2000'lerin başında panellerde genellikle 125&nbsp;mm ebatlarında hücreler mevcutken; 2008'den sonra neredeyse tüm yeni paneller 156&nbsp;mm ebatlarında hücre kullanmaya geçmiştir. 1990'ların sonlarında ve 2000'lerin başlarında [[Düz panel ekran|düz ekran televizyonlar]]ın  piyasaya girmesiyle, panelleri kaplamak için geniş, yüksek kaliteli cam levhaların yaygın olarak bulunmasına yol açmış ve daha büyük güneş paneli boyutları elde edilmeye başlanmıştır.

1990'larda [[Polikristalin silikon|polisilikon]] ("polisilisyum") hücreler giderek daha popüler hale geldi. Bu hücre tipi, monosilisyum ("mono") muadillerine göre daha az verimlilik sunmaktaydı, buna karşın maliyeti düşüren büyük kazanlarda kristal büyütmesi gerçekleşmekteydi. 2000'lerin ortalarına gelindiğinde, düşük maliyetli panel pazarında poli hücre tipi baskındı, ancak son zamanlarda mono hücre tipi yaygın kullanıma geri dönmüştür.

''Wafer'' bazlı hücre üreticileri, 2004–2008 yıllarında yüksek silisyum fiyatlarına silisyum tüketimindeki hızlı düşüşlerle yanıt verdiler. [[IMEC]]'in organik hücre ve güneş hücresi enerjisi departmanı müdürü Jef Poortmans'a göre, 2008'de mevcut hücreler beher watt elektrik üretimi başına 8-9 gram (0,28-0,32 oz), kalınlığı 200 [[Mikrometre|mikron]] civarında silisyum kullanmaktaydı . '''Kristal silisyum paneller dünya çapındaki pazarlara hakimdir ve çoğunlukla Çin ve Tayvan'da üretilmektedir.''' 2011'in sonlarına doğru, Avrupa talebindeki bir düşüş, kristal güneş panellerinin fiyatlarını 2010'a göre keskin bir şekilde watt başına 1,09$<ref name="247wallst.com"/> civarına düşürdü. Fiyatlar 2012'de düşmeye devam ederek 2012 4. çeyrekte 0,62 $ /watt'a ulaştı.<ref>{{Web kaynağı|url=http://cleantechnica.com/2013/03/07/plunging-cost-of-solar-pv-graphs/|başlık=Plunging Cost of Solar PV (Graphs)|erişimtarihi=18 Mayıs 2013|tarih=7 Mart 2013|yayıncı=Clean Technica|arşivurl=https://web.archive.org/web/20131024234442/http://cleantechnica.com/2013/03/07/plunging-cost-of-solar-pv-graphs/|arşivtarihi=24 Ekim 2013|ölüurl=hayır}}</ref>

Fotovoltaik (FV) Güneş Elektriği, Asya'da en hızlı büyüyor ve şu anda dünya çapındaki dağıtımın önemli bir kısmını Çin oluşturmaktadır.<ref name="iea-pvps-snapshot-1992-2014">{{Web kaynağı|url=http://www.iea-pvps.org/fileadmin/dam/public/report/technical/PVPS_report_-_A_Snapshot_of_Global_PV_-_1992-2014.pdf|başlık=Snapshot of Global PV 1992–2014|arşivtarihi=30 Mart 2015|arşivurl=https://www.webcitation.org/6XPpb1fai?url=http://www.iea-pvps.org/index.php?id=92&eID=dam_frontend_push&docID=2430|tarih=30 Mart 2015|yayıncı=International Energy Agency – Photovoltaic Power Systems Programme|erişimtarihi=24 Nisan 2021|ölüurl=hayır}}</ref> Yenilenebilir enerjide lokomotif görevi görmeye başlayan Fovotoltaik Güneş Elektriği (Solar) ile ilgili Becquerel Enstitüsü ve Uluslararası Enerji Ajansının yayınlamış olduğu verilere göre 2019 yılı sonu global Fotovoltaik Solar Kapasitesi 627 Gigawatt'tır. Bunun 115GW'lık kısmı 2019 yılında eklenmiştir ve her yıl artmaya devam etmektedir.<ref />

[[Dosya:CO2_mitigation_and_price.jpg|küçükresim|Silisyum güneş hücreleri ve petrolün dolar başına enerji hacmi; Bazı temel elektrik üretim teknolojilerinin karbon yoğunluğu.<ref name=":1">{{Akademik dergi kaynağı|url=http://discovery.ucl.ac.uk/1536157/1/NANOTODAY_2016_Accepted%20version.pdf|başlık=Design and fabrication of silicon nanowires towards efficient solar cells|yazarlar=Yu|tarih=1 Aralık 2016|sayı=6|sayfalar=704-737|çalışma=Nano Today|cilt=11|doi=10.1016/j.nantod.2016.10.001|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20180723204833/http://discovery.ucl.ac.uk/1536157/1/NANOTODAY_2016_Accepted%20version.pdf|arşivtarihi=23 Temmuz 2018|ölüurl=hayır}}</ref>]]
Aslında, silisyum güneş hücrelerinin emre amade enerjisinin dolar cinsinden maliyetleri, 2004 yılından bu yana petrol karşılığını geçti.<ref name=":1"/> FV'den elde edilen elektriğin, tüm Avrupa'da toptan elektrik maliyetleri ile rekabetçi olacağı ve kristal silisyum güneş panellerinin enerji geri ödeme süresinin 2020 yılına kadar 0,5 yılın altına indirilebileceği tahmin ediliyor.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=The energy payback time of advanced crystalline silicon PV modules in 2020: a prospective study|yazarlar=Mann|tarih=1 Kasım 2014|sayı=11|sayfalar=1180-1194|çalışma=Progress in Photovoltaics: Research and Applications|cilt=22|issn=1099-159X|doi=10.1002/pip.2363}}</ref>

=== Sübvansiyonlar ve Şebeke Paritesi ===
Güneş enerjisine özel '''destek tarifeleri''' ülkeye göre ve ülke içinde bölgelere göre değişebilir. Bu tür tarifeler, güneş enerjisi projelerinin geliştirilmesini teşvik etmektedir. Genel olarak şebeke paritesi sübvansiyonsuz fotovoltaik elektriğin elektrik şebekesinden gelen yaygın kullanım elektrik fiyatına eşit veya daha ucuz olduğu nokta olarak tanımlanmaktadır. Güneş enerjisinin savunucuları, önce [[Kaliforniya]] ve [[Japonya]] gibi bol güneş ve yüksek elektrik maliyetleri olan bölgelerde şebeke paritesine ulaşmayı umuyorlardı.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.bp.com/genericarticle.do?categoryId=9013609&contentId=7005395|başlık=BP Global&nbsp;– Reports and publications&nbsp;– Going for grid parity|erişimtarihi=4 Ağustos 2012|arşivtarihi=8 Haziran 2011|arşivurl=https://web.archive.org/web/20110608081013/http://www.bp.com/genericarticle.do?categoryId=9013609&contentId=7005395|ölüurl=hayır}}. Bp.com. Retrieved 19 January 2011.</ref> [[BP]] 2007'de [[Hawaii]] ve elektrik üretmek için [[dizel]] yakıt kullanan diğer ada yerleşimleri için şebeke paritesi oluştuğunu iddia etti. [[George W. Bush]] 2015'i ABD'deki [[şebeke paritesi]] tarihi olarak belirledi.<ref>[https://web.archive.org/web/20131127115307/http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publications/frontiers/STAGING/local_assets/pdf/bpf19_14-18_solar.pdf BP Global – Reports and publications – Gaining on the grid]. Bp.com. August 2007.</ref><ref>[https://web.archive.org/web/20131029191313/http://www.bp.com/popupimage.do?img_path=liveassets%2Fbp_internet%2Fglobalbp%2Fglobalbp_uk_english%2Freports_and_publications%2Ffrontiers%2FSTAGING%2Flocal_assets%2Fimages%2Ffr19solar_parity570x417.jpg%20&alt_tag=Graphic%20about%20grid%20parity%2C%20when%20the%20cost%20of%20solar%20energy%20equals%20that%20of%20grid%20electricity The Path to Grid Parity]. bp.com</ref> Fotovoltaik Derneği, 2012'de Avustralya'nın şebeke paritesine ulaştığını bildirdi (Tarife desteklerini göz ardı ederek).<ref>Peacock, Matt (20 June 2012) [http://www.abc.net.au/news/2011-09-07/solar-industry-celebrates-grid-parity/2875592 Solar industry celebrates grid parity] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20201129085737/https://www.abc.net.au/news/2011-09-07/solar-industry-celebrates-grid-parity/2875592 |tarih=29 Kasım 2020 }}, ABC News.</ref>

Güneş panellerinin fiyatı 40 yıl boyunca istikrarlı bir şekilde düşmesine rağmen, 2004 yılında Almanya'daki yüksek sübvansiyonların talebi önemli ölçüde artırması ve saflaştırılmış silisyumun (güneş panellerinin yanı sıra bilgisayar çiplerinde kullanılması nedeniyle) fiyatının büyük ölçüde artması nedeniyle, bu fiyat düşüşü kesintiye uğradı. Özellikle batıyı etkisi altına alan 2008'deki [[2008-2012 Küresel Ekonomik Kriz|durgunluk]] ve [[Çin]]'de silisyum imalatının başlaması, fiyatların tekrar düşüşe geçmesine yol açmıştır. Ocak 2008'den sonraki dört yıl içinde Almanya'da güneş enerjisi panel fiyatları watt pik başına 3 € 'dan 1 €' ya seviyelerine inmiştir. Aynı dönemde, küresel anlamda üretim kapasitesi yıllık % 50'nin üzerinde bir büyüme yaşamıştır. Bu esnada [[Çin]], pazar payını 2008'de % 8'den 2010'un son çeyreğinde % 55'in üzerine çıkardı.<ref>Baldwin, Sam (20 April 2011) [https://web.archive.org/web/20130512121859/http://energy.colostate.edu/docs/BaldwinTalkColoradoStateUniversity2011-04-20final.pdf Energy Efficiency & Renewable Energy: Challenges and Opportunities]. Clean Energy SuperCluster Expo Colorado State University. U.S. Department of Energy.</ref> Aralık 2012'de Çin [[Güneş paneli|güneş panel]]lerinin fiyatı '''0,60 $ / Wp'''<nowiki/>'ye (kristal modüller) düşmüştür.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.enfsolar.com/news/Small-Chinese-Solar-Manufacturers-Decimated-in-2012|başlık=Small Chinese Solar Manufacturers Decimated in 2012 &#124; Solar PV Business News &#124; ENF Company Directory|erişimtarihi=1 Haziran 2013|tarih=8 Ocak 2013|yayıncı=Enfsolar.com|arşivurl=https://web.archive.org/web/20171230030211/https://www.enfsolar.com/news/Small-Chinese-Solar-Manufacturers-Decimated-in-2012|arşivtarihi=30 Aralık 2017|ölüurl=hayır}}</ref> (''[[Wp]] kısaltması, '''watt pik''' kapasitesi veya optimum koşullar altında maksimum kapasite anlamına geli''r.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.energuide.be/en/questions-answers/what-is-a-solar-panel-and-how-does-it-work/136/|başlık=What is a solar panel and how does it work?|erişimtarihi=3 Ocak 2017|çalışma=Energuide.be|yayıncı=Sibelga|arşivurl=https://web.archive.org/web/20170104163408/http://www.energuide.be/en/questions-answers/what-is-a-solar-panel-and-how-does-it-work/136/|arşivtarihi=4 Ocak 2017|ölüurl=hayır}}</ref> )

2016 sonu itibarıyla, monte edilmiş güneş panelleri (hücre kastedilmiyor) için [[spot fiyat]]ların '''0,36[[USD]]/ Wp''' gibi rekor düşük bir seviyeye düştüğü bildirilmiştir. O dönem en büyük ikinci tedarikçi olan [[Canadian Solar]] Inc., 2016'nın üçüncü çeyreğinde 0,37 ABD Doları/Wp maliyet bildirmiş, fiyatı önceki çeyreğe göre 0,02 ABD Doları düşmüştü. O dönem birçok üretici, maliyetlerin 2017'nin sonunda 0,30 ABD doları civarına düşeceğini tahmin ediyordu.<ref>{{Haber kaynağı|url=https://www.bloomberg.com/news/articles/2016-12-30/solar-panels-now-so-cheap-manufacturers-probably-selling-at-loss|başlık=Solar Panels Now So Cheap Manufacturers Probably Selling at Loss|erişimtarihi=3 Ocak 2017|yazarlar=Martin|tarih=30 Aralık 2016|çalışma=Bloomberg View|yayıncı=Bloomberg LP|arşivurl=https://web.archive.org/web/20170101101231/https://www.bloomberg.com/news/articles/2016-12-30/solar-panels-now-so-cheap-manufacturers-probably-selling-at-loss|arşivtarihi=1 Ocak 2017|ölüurl=hayır}}</ref> Ayrıca, dünyanın bazı bölgelerinde yeni güneş enerjisi kurulumlarının kömüre dayalı termik santrallerden daha ucuz olduğu ve on yıl içinde dünyanın büyük bir kısmında durumun böyle olmasının beklendiği bildirildi.<ref>{{Haber kaynağı|url=https://www.bloomberg.com/news/articles/2017-01-03/for-cheapest-power-on-earth-look-skyward-as-coal-falls-to-solar|başlık=Solar Could Beat Coal to Become the Cheapest Power on Earth|erişimtarihi=3 Ocak 2017|yazarlar=Shankleman|tarih=3 Ocak 2017|çalışma=Bloomberg View|yayıncı=Bloomberg LP|arşivurl=https://web.archive.org/web/20170103005413/https://www.bloomberg.com/news/articles/2017-01-03/for-cheapest-power-on-earth-look-skyward-as-coal-falls-to-solar|arşivtarihi=3 Ocak 2017|ölüurl=hayır}}</ref>

== Teori ==
[[Dosya:Solartce3.gif|küçükresim|Güneş hücreleri tarafından yük toplama şeması. Işık, her iki elektrot tarafından toplanan elektron deliği çiftleri yaratan şeffaf iletken elektrot aracılığıyla iletilir.<ref name="kumar2017">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Predicting efficiency of solar cells based on transparent conducting electrodes|yazarlar=Kumar|tarih=3 Ocak 2017|sayı=1|sayfalar=014502|çalışma=Journal of Applied Physics|cilt=121|issn=0021-8979|doi=10.1063/1.4973117}}</ref>]]
[[Dosya:Silicon_Solar_cell_structure_and_mechanism.svg|küçükresim| Bir güneş hücresinin çalışma [[mekanizma]]sı]]
Güneş hücresi birkaç adımda çalışır:

* [[Güneş ışığı]]nda var olan  [[foton]]lar güneş paneline çarpar ve safsızlaştırma katkı maddeleriyle [[Yarı iletken#Doping|doping]]lenmiş [[Silisyum|sili]]syum gibi [[yarı iletken]] malzemeler tarafından emilir.
* [[Elektron]]lar, mevcut [[Moleküler orbital|moleküler]] / [[Atomik orbital|atomik yörüngelerinde]] [[Uyarılmış hâl|uyarıl]]ır. Bir elektron uyarıldığında, enerjiyi ısı olarak dağıtabilir ve yörüngesine geri dönebilir veya bir elektrota ulaşana kadar hücre içinde hareket edebilir. Akım, potansiyeli iptal etmek için malzemeden geçer ve bu elektrik yakalanır. Bu işlemin gerçekleşmesi için malzemenin [[kimyasal bağ]]ları hayati öneme sahiptir ve genellikle [[silisyum]] iki kat halinde kullanılır; bir katman borla, diğeri fosforla katkılıdır ([[Yarı iletken#Doping|doping]]lenmiştir). Bu katmanlar farklı kimyasal elektrik yüklerine sahiptir ve daha sonra elektronların akımını hem sürdürür hem de yönlendirir.<ref name="chemistryexplained.com"/>
* Modüler halde bir dizi güneş hücresi, güneş enerjisini kullanılabilir miktarda [[doğru akım]] (DC) elektriğine dönüştürür.
* Bir [[invertör]], gücü [[alternatif akım]]a (AC) dönüştürebilir.

En yaygın olarak bilinen güneş hücreleri, silisyumdan yapılmış geniş alanlı bir [[P – n Bağlantı|p – n bağlantısı]] olarak yapılandırılmıştır. Diğer güneş hücresi türleri, [[Organik güneş pili|organik güneş hücre]]leri, [[boyaya duyarlı güneş hücreleri]], [[perovskite]] güneş hücreleri, kuantum nokta güneş hücreleri vb. olarak sayılabilir. Bir güneş hücresinin aydınlatılmış tarafı genellikle ışığın aktif malzemeye girmesine izin vermek ve üretilen yük taşıyıcıları toplamak için şeffaf bir iletken filme sahiptir. Tipik olarak, [[Indiyum|indiyum]] [[kalay]] [[oksit]], iletken [[polimer]]ler veya iletken [[Nanoteknoloji|nanotel]] ağları gibi yüksek geçirgenliğe ve yüksek elektrik iletkenliğine sahip filmler bu amaçla kullanılır.<ref name="kumar2017"/>

== Verimlilik ==
[[Dosya:ShockleyQueisserFullCurve.svg|küçükresim| Bir güneş hücresinin teorik maksimum verimliliği için [[Shockley-Queisser Sınırı]]. [[Bant aralığı]] 1 ile 1,5 [[Elektronvolt|eV]] arasında olan yarı iletkenler veya yakın kızılötesi ışık, verimli bir tekli bağlantılı (single Junction) hücre oluşturmak için en büyük potansiyele sahiptir. (Burada gösterilen verimlilik "sınırı" çok bağlantılı güneş hücreleri ([[:en:Multi-junction solar cell|Multi-Junciton Solar Cell]])tarafından aşılabilir. )]]
Güneş hücresi verimliliği, yansıtma verimliliği, termodinamik verimlilik, yük taşıyıcı ayırma verimliliği ve iletken verimliliği olarak ayrılabilir. Genel verimlilik, bu bağımsız ölçümlerin ürünüdür.

Bir güneş hücresinin [[enerji dönüşüm verimliliği]], elektriğe dönüştürülen giriş gücünün oranıyla tanımlanan bir parametredir.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-efficiency|başlık=Solar Cell Efficiency {{!}} PVEducation|erişimtarihi=31 Ocak 2018|çalışma=www.pveducation.org|arşivurl=https://web.archive.org/web/20180131050352/http://pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-efficiency|arşivtarihi=31 Ocak 2018|ölüurl=evet}}</ref>

Bir güneş hücresinin gerilime (voltaja) bağlı bir verimlilik eğrisi, sıcaklık katsayıları ve izin verilen gölge açıları vardır.

Bu parametrelerin doğrudan ölçülmesindeki zorluk nedeniyle, diğer parametreler ikame edilir: [[termodinamik verimlilik]], [[kuantum verimliliği]], entegre kuantum verimliliği, [[:en:Open-circuit voltage|V <sub>OC</sub>]] oranı ve [[doldurma faktörü]] (Fill Factor). Yansıtma kayıpları, "harici kuantum verimliliği " altında kuantum verimliliğinin bir kısmıdır. Rekombinasyon kayıpları, kuantum verimliliğinin, V <sub>OC</sub> oranının ve doldurma faktörünün başka bir bölümünü oluşturur. Dirençli kayıplar ağırlıklı olarak doldurma faktörü altında kategorize edilir, ancak aynı zamanda kuantum verimliliğinin, açık devre gerilimi ([[:en:Open-circuit voltage|V<sub>OC</sub>]]) oranının küçük kısımlarını da oluşturur.

[[Güneş pili verimliliği|Doldurma faktörü]], gerçek maksimum elde edilebilir [[Güç (fizik)|gücün]] (Pmpp)  [[açık devre voltajı]] ve [[Kısa devre|kısa devre akımının]] çarpımına oranıdır. Bu oran, performansın değerlendirilmesinde önemli bir parametredir. 2009 yılında, tipik ticari güneş hücrelerinin doldurma faktörü> 0.70 idi. B sınıfı hücrelerin faktörü genellikle 0,4 ile 0,7 arasındaydı.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.solarfreaks.com/what-is-the-fill-factor-of-a-solar-panel-t138.html|başlık=T.Bazouni: What is the Fill Factor of a Solar Panel|erişimtarihi=17 Şubat 2009|arşivtarihi=26 Nisan 2015|arşivurl=https://web.archive.org/web/20150426110145/http://www.solarfreaks.com/what-is-the-fill-factor-of-a-solar-panel-t138.html|ölüurl=hayır}}</ref> Yüksek '''doldurma faktörü'''ne sahip hücreler, düşük eşdeğer seri dirence ve yüksek eşdeğer [[şönt]] direncine sahiptir, bu nedenle hücre tarafından üretilen akımın daha azı dahili kayıplarda dağıtılır.

Tek [[P – n Bağlantı|p – n bağlantılı]] (single junction) kristal silisyum paneller 1961'de ''Shockley – Queisser Limiti'' olarak belirtilen ve teorik olarak % 33.16'lık sınırlayıcı güç verimliliğine yaklaşmaktadır<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Tabulated Values of the Shockley-Queisser Limit for Single Junction Solar Cells|yazarlar=Rühle|tarih=8 Şubat 2016|sayfalar=139-147|çalışma=Solar Energy|cilt=130|doi=10.1016/j.solener.2016.02.015}}</ref> En uç noktada sonsuz sayıda katmanla, buna karşılık gelen sınır, [[Yek-odaklı güneş enerjisi santralleri|konsantre güneş]] ışığı  kullanıldığında% 86'dır.<ref name="Vos80">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Detailed balance limit of the efficiency of tandem solar cells|yazarlar=Vos|sayı=5|sayfa=839|çalışma=Journal of Physics D: Applied Physics|yıl=1980|cilt=13|doi=10.1088/0022-3727/13/5/018}}</ref>

2014 yılında üç şirket, bir silisyum güneş hücresi için elden edilen % 25,6 oranında verimlilik rekorunu kırdı. [[Panasonic]] bunların içerisinde en verimli olanıydı. Şirket, gölgeli alanları ortadan kaldırarak ön temas iletkenlerini panelin arkasına taşıdı. Ayrıca, (yüksek kaliteli silisyum) ''[[wafer]]'' yüzeyindeki veya yakınındaki kusurları ortadan kaldırmak için (yüksek kaliteli silisyum) ''[[wafer]]'' önüne ve arkasına ince silisyum filmler uyguladılar.<ref>Bullis, Kevin (13 June 2014) [http://www.technologyreview.com/news/528351/record-breaking-solar-cell-points-the-way-to-cheaper-power Record-Breaking Solar Cell Points the Way to Cheaper Power] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20151127155635/http://www.technologyreview.com/news/528351/record-breaking-solar-cell-points-the-way-to-cheaper-power/ |tarih=27 Kasım 2015 }}. ''MIT Technology Review''</ref>

2015 yılında, [[Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü]] (Fraunhofer ISE), CEA-LETI ve SOITEC arasındaki bir Fransız-Alman işbirliğinde üretilen '''4 bağlantılı (Multi-Junction)''' GaInP / GaAs // GaInAsP / GaInAs güneş hücresi, '''% 46,1'''<nowiki/>'lik (''güneş ışığının'' ''konsantrasyon oranı = 312'') yeni bir laboratuvar rekor verimliliği elde etti.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Four-Junction Wafer Bonded Concentrator Solar Cells|yazarlar=Dimroth|yazarlarıgöster=etal|sayı=1|sayfalar=343-349|çalışma=IEEE Journal of Photovoltaics|yıl=2016|cilt=6|doi=10.1109/jphotov.2015.2501729}}</ref>

Eylül 2015'te [[Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri ISE Enstitüsü|Fraunhofer ISE]] [[Epitaksiyel gofret|, ''epitaksiyel wafer'']] hücreleri için% 20'nin üzerinde bir verimlilik elde ettiğini duyurdu. Atmosferik basınçta [[kimyasal buhar biriktirme]] (APCVD) hat içi üretim zincirini optimize etme çalışması, üretimi ticarileştirmek için Fraunhofer ISE'den ayrılan bir şirket olan '''NexWafe GmbH''' ile işbirliği içinde yapıldı.<ref name="NexWafe">{{Web kaynağı | url = https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-and-media/press-releases/press-releases-2015/nexwafe | başlık = 20% Efficient Solar Cell on EpiWafer | erişimtarihi = 15 Ekim 2015 | tarih = 14 Eylül 2015 | yayıncı = [[Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics|Fraunhofer ISE]] | arşivurl = https://web.archive.org/web/20200227145430/https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-and-media/press-releases/press-releases-2015/nexwafe | arşivtarihi = 27 Şubat 2020}}</ref><ref name="DrießenAmiri2016">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Solar Cells with 20% Efficiency and Lifetime Evaluation of Epitaxial Wafers|yazarlar=Drießen|sayfalar=785-790|çalışma=Energy Procedia|yıl=2016|cilt=92|issn=1876-6102|doi=10.1016/j.egypro.2016.07.069}}</ref>

Üç bağlantılı (''triple-junction'') ince film güneş hücreleri için dünya rekoru Haziran 2015'te % 13,6 olarak belirlendi.<ref>{{Web kaynağı|url=http://phys.org/news/2015-06-solar-cell-world-stabilized-efficiency.html|başlık=Solar cell sets world record with a stabilized efficiency of 13.6%|tarih=4 Haziran 2015|çalışma=Phys.org|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20201126182719/https://phys.org/news/2015-06-solar-cell-world-stabilized-efficiency.html|arşivtarihi=26 Kasım 2020|ölüurl=hayır}}</ref>

2016 yılında, Fraunhofer ISE'deki araştırmacılar, konsantrasyon olmadan '''% 30,2 verimliliğe''' ulaşan iki terminalli, üç bağlantılı ''(triple junction)'' '''GaInP / GaAs / Si''' alaşımlı güneş hücresi duyurdu.<ref>[https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-and-media/press-releases/press-releases-2016/30-2-%-efficiency-new-record-for-silicon-based-multi-junction-solar-cell 30.2% Efficiency – New Record for Silicon-based Multi-junction Solar Cell — Fraunhofer ISE]{{Ölü bağlantı}}. Ise.fraunhofer.de (9 November 2016). Retrieved 15 November 2016.</ref>

2017 yılında, [[Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı]] ([[NREL]]), [[École Polytechnique Fédérale de Lausanne|EPFL]] ve CSEM'deki ([[İsviçre]] ) kuruluşlarına ait bir araştırma ekibi, çift bağlantılı (''dual-junction'') '''GaInP / GaAs''' güneş hücresi için % 32,8'lik rekor güneş verimliliği bildirdi. Ek olarak üç bağlantılı ''(triple junction)'' güneş hücreleri rekoru için; çift bağlantılı (''dual-junction'') bu hücre % 35,9'luk güneş verimliliği elde etmek için bir silisyum güneş hücresi ile mekanik olarak üst üste bindirildi.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Raising the one-sun conversion efficiency of III–V/Si solar cells to 32.8% for two junctions and 35.9% for three junctions|yazarlar=Essig|tarih=September 2017|sayı=9|sayfalar=17144|çalışma=Nature Energy|cilt=2|issn=2058-7546|doi=10.1038/nenergy.2017.144}}</ref>
[[Dosya:CellPVeff(rev210104).png|orta|küçükresim| Güneş hücresi enerji dönüşüm verimlilikleri araştırması için bildirilen zaman çizelgesi ( Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı )]]

== Malzemeler ==
[[Dosya:Global_Market_Share_by_PV_Technology_from_1990_to_2013.svg|küçükresim|1990'dan beri FV teknolojisi ile yıllık üretim açısından küresel pazar payı]]
Güneş hücreleri, tipik olarak yapıldıkları [[yarı iletken]] malzemeden isim alır. Bu malzemelerin [[güneş ışığı]]nı absorbe edebilmesi için belirli özelliklere sahip olması gerekir. Bazı hücreler, Dünya yüzeyine ulaşan güneş ışığını işleyecek şekilde tasarlanırken diğerleri uzayda kullanım için optimize edilmiştir. Güneş hücreleri, yalnızca tek bir ışık emici malzeme katmanından ([[tek bağlantı]] ) yapılabilir veya çeşitli absorpsiyon ve yük ayırma mekanizmalarından yararlanmak için birden çok fiziksel konfigürasyon ([[çoklu bağlantı]] /''Multi-Junction'') kullanabilir.

Güneş hücreleri birinci, ikinci ve üçüncü nesil hücreler olarak sınıflandırılabilir.

'''Birinci nesil hücreler''' (''aynı zamanda geleneksel veya [[wafer]] tabanlı hücreler olarak da adlandırılır'') polisilisyum ve [[Monokristalin silikon|monokristal silisyum]] gibi malzemeleri içeren, ticari olarak en yaygın ve baskın fotovoltaik (FV) teknolojisi olan, '''kristal silisyum'''dan yapılmıştır.

'''İkinci nesil güneş hücreleri''', [[amorf silisyum]], CdTe ve CIGS hücrelerini içeren ve kamu hizmeti (''utility-scale'')ölçeğindeki fotovoltaik güç santrallerinde, binaya entegre (BIPV) fotovoltaik sistem yapımında veya küçük şebekeden bağımsız fotovoltaik güç sisteminde ticari olarak önemli olan ince film güneş hücreleridir.

'''Üçüncü nesil güneş hücreleri''', genellikle yeni ortaya çıkan fotovoltaikler olarak tanımlanan bir dizi ince film teknolojisini içerir - bunların çoğu henüz ticari olarak uygulanmamıştır ve hala araştırma veya geliştirme aşamasındadır. Birçoğu organik malzemeler, genellikle [[Organometalik kimya|organometalik]] bileşikler ve inorganik maddeler kullanır. Verimliliklerinin düşük olmasına ve emici malzemenin stabilitesinin ticari uygulamalar için genellikle çok kısa olmasına rağmen, düşük maliyetli, yüksek verimli güneş hücresi üretme hedefine ulaşmayı vadettikleri için bu teknolojilere yönelik çok fazla araştırma yapılmaktadır.

=== Kristal Silisyum ===
Şimdiye kadar, güneş hücreleri için en yaygın kitle malzeme, aynı zamanda "güneş sınıfı silisyum " olarak da bilinen [[kristalin silisyum]]dur (c-Si).{{Kaynak belirt|date=November 2017}} Silisyum, kristalleşme düzeyi ve kristal boyutuna göre birden çok kategoriye ayrılır. Bu hücreler tümüyle [[P – n Bağlantı|p – n bağlantı]]  kavramı temelinde şekillenmiştir. C-Si'den yapılan güneş hücreler, [[Wafer|160-240]] mikrometre kalınlığı arası yonga plaka(wafer)'lardan yapılır.

==== Monokristal Silisyum ====
[[Dosya:Sono_Sion_Front_Back.jpg|küçükresim|Sion'un tavanı, kaputu ve dış kabuğunun büyük parçaları, yüksek verimli monokristal silisyum hücrelerle donatılmıştır.]]
[[Monokristalin silikon|Monokristal silisyum]] (mono-Si) güneş hücreleri elektronların çok (poli) kristalli bir konfigürasyonda olduğundan daha serbestçe hareket etmesini sağlayan tek kristalli bir bileşime sahiptir. Sonuç olarak, monokristal güneş panelleri, çok kristalli emsallerinden daha yüksek bir verimlilik sağlar.<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.targray.com/solar/pv-modules/monocrystalline|başlık=Monocrystalline Solar Modules|erişimtarihi=27 Ağustos 2020|arşivurl=https://web.archive.org/web/20200916020535/https://www.targray.com/solar/pv-modules/monocrystalline|arşivtarihi=16 Eylül 2020|ölüurl=hayır}}</ref> Hücrelerin köşeleri bir sekizgen gibi kırpılmış görünür, çünkü yonga plakası ''([[wafer]])'' malzemesi tipik olarak [[Czochralski Yöntemi]]yle büyütülen silindirik külçelerden (ingot) kesilmektedir. Mono-Si hücreleri kullanan güneş panelleri, küçük beyaz elmaslardan oluşan ayırt edici bir desen sergiler.

==== Epitaksiyel Silisyum Gelişimi ====
Epitaksiyel kristal silisyum yonga plakası (''wafer''), bir monokristal silisyum "tohum" yonga plakasında (''wafer'') [[kimyasal buhar biriktirme]] (CVD) ile büyütülebilir ve daha sonra, elle manipüle edilebilen ve doğrudan monokristal silisyum külçelerden kesilmiş yonga plakası ''(wafer)'' hücrelerinin yerine geçebilen bazı standart kalınlıklarda (örneğin 250&nbsp;um) kendinden destekli yonga plakaları (''wafer'') olarak ayrılır. Bu "çentiksiz" teknikle yapılan güneş hücreleri, ancak [[kimyasal buhar biriktirme]] (CVD) işlemi yüksek verimli hat içi işlemde [[atmosferik basınç]]ta yapılabilirse, önemli ölçüde daha düşük maliyetle yapılabililr<ref name="NexWafe" /><ref name="DrießenAmiri2016" /> ve yonga plakalı(''wafer'') standart hücrelerinkine yaklaşan verimliliklere sahip olabilir. Epitaksiyel yonga plakaların (''wafer'') yüzeyi, ışık emilimini artırmak için dokulu olabilir.<ref name="pyramid">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Ultrathin Epitaxial Silicon Solar Cells with Inverted Nanopyramid Arrays for Efficient Light Trapping|yazarlar=Gaucher|sayı=9|sayfalar=5358-64|çalışma=Nano Letters|yıl=2016|cilt=16|pmid=27525513|doi=10.1021/acs.nanolett.6b01240}}</ref><ref name="ChenCariou2016">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Nanophotonics-based low-temperature PECVD epitaxial crystalline silicon solar cells|yazarlar=Chen|sayı=12|sayfalar=125603|çalışma=Journal of Physics D: Applied Physics|yıl=2016|cilt=49|issn=0022-3727|doi=10.1088/0022-3727/49/12/125603}}</ref>

Haziran 2015'te, n-tipi monokristal silisyum ''wafer'' üzerinde '''''epitaksiyel'''''   olarak büyütülen hetero-farklı cins- bağlantılı (heterojunction) güneş hücrelerinin toplam 243,4&nbsp;cm<math>^2</math> hücre alanı üzerinde % 22,5'lik bir verime ulaştığı bildirildi.<ref name="KobayashiWatabe2015">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=High efficiency heterojunction solar cells on n-type kerfless mono crystalline silicon wafers by epitaxial growth|yazarlar=Kobayashi|sayı=22|sayfalar=223504|çalışma=Applied Physics Letters|yıl=2015|cilt=106|issn=0003-6951|doi=10.1063/1.4922196}}</ref>

==== Polikristal Silisyum ====
[[Polikristalin silikon|Polikristal silisyum]] veya çok kristalli silisyum (çoklu-Si/multi-Si) hücreler, [[döküm]] kare külçelerden yapılır - büyük erimiş silisyum blokları dikkatlice soğutulur ve katılaştırılır. Malzemeye tipik [[:en:Crystallite|metal pul etkisi]]ni veren küçük kristallerden oluşurlar. Polisilisyum hücreler, bir döneme kadar fotovoltaikte kullanılan en yaygın türdü ve daha ucuzdu, ancak monokristal silisyum hücrelerden daha az verimlidir. Monokristal silisyum hücre üretiminde döküm teknolojilerinin gelişmesiyle daha az tercih edilir hale gelmiştir.

==== Şerit  Silisyum ====
Şerit silisyum, bir tür polikristal silisyumdur - [[Erime|erimiş]] silisyumdan düz ince filmlerin çekilmesiyle oluşturulur ve polikristal bir yapı ile sonuçlanır. Silisyum atığındaki büyük azalma nedeniyle bu hücrelerin yapımı Polikristal Silisyumdan daha ucuzdur, çünkü bu yöntem külçelerden kesmeyi gerektirmez.<ref>{{Kitap kaynağı|url=http://www.ece.gatech.edu/research/UCEP/papers/3world/STRING%20RIBBON%20SILICON%20SOLAR%20CELLS%20WITH%2017.8%25%20EFFICIENCY.pdf|başlık=String ribbon silicon solar cells with 17.8% efficiency|tarih=18 Mayıs 2003|yazarlarıgöster=etal|ansiklopedi=Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 2003|sayfalar=1293-1296|cilt=2|isbn=978-4-9901816-0-4|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20160407123021/http://www2.ece.gatech.edu/research/UCEP/papers/3world/STRING%20RIBBON%20SILICON%20SOLAR%20CELLS%20WITH%2017.8%25%20EFFICIENCY.pdf|arşivtarihi=7 Nisan 2016|ölüurl=hayır}}</ref> Ancak, aynı zamanda '''daha az verimli'''dirler. Süreç 1970'lerde Mobil-Tyco, Solar Energy Corp., Energy Materials, Corp., Motorola ve IBM tarafından geliştirilmiştir.<ref>{{Kitap kaynağı|başlık="Photovoltaics - Sunlight to Electricity in One Step." Paul Maycock, Edward Stirewalt. Brick House Publishing Co, Andover, Mass. 1981.}}</ref>

==== Mono Benzeri Çoklu Silisyum (MLM) ====
Bu form 2000'lerde geliştirilmiş ve 2009 civarında ticari olarak tanıtılmıştır. Döküm mono olarak da adlandırılan bu tasarım, küçük mono malzeme "çekirdeklerine" sahip polikristal döküm kalıpları kullanır. Sonuç, dış tarafların etrafında polikristal olan dökme, monokristal benzeri bir malzemedir. Proses için dilimlendiğinde, iç bölümler yüksek verimli mono benzeri hücrelerdir (ancak "kırpılmış" yerine kare şeklindedir), dış kenarlar ise geleneksel "poli" olarak kalır. Bu üretim yöntemi ile poli benzeri fiyatlarla mono benzeri hücrelerin üretimi sağlanır.

=== İnce Film ===

Amorf silisyum: Kristal yapılı olmayan bu Si pillerinden alınan verim %10 dolayında ticari modüllerde ise %5-7 mertebesindedir. Günümüzde daha çok küçük elektronik cihazların güç kaynağı olarak kullanılan amorf silisyum güneş pilinin bir başka önemli uygulama sahasının binalara bütünleşik yarısaydam cam yüzeyler olarak bina dış koruyucusu ve enerji üreteci olarak kullanılabileceği tahmin edilmektedir.{{Kaynak belirt}}

Kadmiyum Tellürid (CdTe): Çok kristalli malzeme olan CdTe ile güneş pili maliyetinin çok azalacağı tahmin edilmektedir. Laboratuvar tipi küçük hücrelerde %16 ticari tip modüllerde ise %7 civarında verim elde edilmektedir.{{Kaynak belirt}}

Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2): Bu çok kristalli pilde laboratuvar şartlarında %17,7 ve enerji üretimi için geliştirilmiş prototip bir modülde ise %10,2 verim alınmıştır.{{Kaynak belirt}}

Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler: Gelen ışığı 10-500 kat yoğunlaştıran mercekli veya yansıtıcılı araçlarla modül verimi %17'nin pil verimi ise %30'un üzerine çıkabilmektedir. Yoğunlaştırıcılar basit ve ucuz plastik malzemeden yapılır.{{Kaynak belirt}}

İnce film teknolojileri, bir hücredeki aktif madde miktarını azaltır. Bu tür hücrelerle imal edilen güneş panellerinde çoğu tasarım, aktif malzemeyi (hücre, eva, iletken) iki cam bölme  arasında sıkıştırmaya dayalıdır. Silisyum güneş panelleri yalnızca bir cam bölmesi kullandığından, ince film paneller, daha küçük bir ekolojik etkiye sahip olmalarına rağmen (yaşam döngüsü analizinden belirlenir), kristalin silisyum panellerden yaklaşık iki kat daha ağırdır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Thin Film Solar Cells: Research in an Industrial Perspective|yazarlar=Edoff|tarih=March 2012|sayı=2|sayfalar=112-118|çalışma=AMBIO|cilt=41|issn=0044-7447|pmc=3357764|pmid=22434436|doi=10.1007/s13280-012-0265-6}}</ref>

==== Kadmiyum tellür ====
Kadmiyum tellür, şu ana kadar kristal silisyum panellere '''maliyet / watt''' olarak rakip olabilecek tek '''ince film panel''' malzemesidir. Ancak [[kadmiyum]] oldukça toksiktir ve [[tellür]] ([[İyon|anyon]] : "tellurid") kaynakları sınırlıdır. Hücrelerde bulunan [[kadmiyum]] salınırsa toksik hale gelecektir. Bununla birlikte, hücrelerin normal çalışması sırasında serbest bırakılması imkansızdır ve konut çatılarındaki yangınlar sırasında da bu durum ortaya çıkmaz.<ref name="Fthenakis 303–334">{{Akademik dergi kaynağı|url=http://www.clca.columbia.edu/papers/Life_Cycle_Impact_Analysis_Cadmium_CdTe_Photovoltaic_production.pdf|başlık=Life cycle impact analysis of cadmium in CdTe PV production|yazarlar=Fthenakis|sayı=4|sayfalar=303-334|çalışma=Renewable and Sustainable Energy Reviews|yıl=2004|cilt=8|doi=10.1016/j.rser.2003.12.001|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20140508202733/http://www.clca.columbia.edu/papers/Life_Cycle_Impact_Analysis_Cadmium_CdTe_Photovoltaic_production.pdf|arşivtarihi=8 Mayıs 2014|ölüurl=hayır}}</ref> Bir metrekarelik CdTe, daha kararlı ve daha az çözünür bir biçimde, tek bir C hücreli [[nikel-kadmiyum pil]] ile yaklaşık olarak aynı miktarda Cd içerir.

==== Bakır İndiyum Galyum Selenid ====
Bakır indiyum galyum selenid (CIGS) bir [[Doğrudan ve dolaylı bant aralığı|doğrudan bant aralığı]] malzemesidir. Ticari olarak önemli tüm ince film malzemeleri arasında en yüksek verime (~% 20) sahiptir (bkz. [[Bakır indiyum galyum selenid güneş pili|CIGS güneş hücresi]] ). Geleneksel imalat yöntemleri, birlikte buharlaştırma ve püskürtme gibi vakum işlemlerini içerir. [[IBM]] ve [[Nanosolar|Nanosolar'daki]] son gelişmeler vakumsuz çözüm süreçleri kullanarak maliyeti düşürmeye çalışmaktadır.<ref>[https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/24464.wss "IBM and Tokyo Ohka Kogyo Turn Up Watts on Solar Energy Production"] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210308175925/https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/24464.wss |tarih=8 Mart 2021 }}, IBM</ref>

==== Silisyum ince film ====
[[Silikon ince film hücre|Silisyum ince film hücreleri]] esas olarak [[Silan Gazı|silan]] gazı ve [[hidrojen]] gazından [[kimyasal buhar biriktirme]] (tipik olarak plazma ile güçlendirilmiş, PE-CVD) ile çökeltilir. Çökeltme parametrelerine bağlı olarak, bu [[amorf silisyum]] (a-Si veya a-Si: H), [[Protokristalin|protokristal]] silisyum veya [[Nanokristalin silikon|nanokristal silisyum]] (nc-Si veya nc-Si: H), aynı zamanda mikrokristal silisyum olarak da adlandırılabilir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Evolution of microstructure and phase in amorphous, protocrystalline, and microcrystalline silicon studied by real time spectroscopic ellipsometry|yazarlar=Collins|sayı=1–4|sayfa=143|çalışma=Solar Energy Materials and Solar Cells|yıl=2003|cilt=78|doi=10.1016/S0927-0248(02)00436-1}}</ref>

Amorf silisyum, bugüne kadarki en iyi geliştirilmiş ince film teknolojisidir. Amorf bir silisyum (a-Si) güneş hücresi, kristal olmayan veya mikrokristal silisyumdan yapılır. Amorf silisyum  (1,7&nbsp;eV) bant aralığı ile kristal silisyumdan (c-Si) (1.1&nbsp;eV) daha yüksek bir bant aralığına sahiptir, yani güneş spektrumunun görünür kısmını, spektrumun yüksek güç yoğunluklu [[kızılötesi]] kısmından daha güçlü bir şekilde absorbe etmektedir. A-Si ince film güneş hücrelerinin üretimi, substrat olarak cam kullanır ve plazma ile güçlendirilmiş [[kimyasal buhar biriktirme]] (PECVD) ile çok ince bir silisyum tabakası çökeltir/biriktirir.

Düşük hacimli [[nanokristal]] (Nc-Si), silisyum fraksiyonuna sahip [[protokristal]] [[silisyum]], yüksek [[açık devre voltajı]] için idealdir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=http://me.queensu.ca/people/pearce/publications/documents/t14.pdf|başlık=Optimization of open circuit voltage in amorphous silicon solar cells with mixed-phase (amorphous+nanocrystalline) p-type contacts of low nanocrystalline content|arşivtarihi=14 Haziran 2011|arşivurl=https://web.archive.org/web/20110614065728/http://me.queensu.ca/people/pearce/publications/documents/t14.pdf|yazarlar=Pearce|sayı=11|sayfalar=114301-114301-7|çalışma=Journal of Applied Physics|yıl=2007|cilt=101|doi=10.1063/1.2714507|erişimtarihi=24 Nisan 2021|ölüurl=evet}}</ref> Nanokristal Silisyum (Nc-Si), Kristal Silisyum (c-Si)  yaklaşık olarak aynı bant aralığına sahiptir, Nanokristal Silisyum (Nc-Si) ve Amorf silisyum(a-Si), avantajlı bir şekilde ince katmanlar halinde birleştirilerek [[tandem]] hücre adı verilen katmanlı bir hücre oluşturabilir. A-Si'de ki üst hücre, görünür ışığı absorbe eder ve nc-Si'de ki alt hücre için spektrumun kızılötesi kısmını bırakır.

==== Galyum Arsenit İnce Film ====
Yarı iletken bir malzeme olan [[galyum arsenit]] (GaAs) ayrıca tek kristalli ince film güneş hücreleri için de kullanılmaktadır. GaAs hücreleri çok pahalı olmasına rağmen, % 28,8 oranında verimle tek bağlantılı (''single-junction'') güneş hücresi  alanında  verimlilik rekorunu elinde tutmaktadır.<ref>{{Kitap kaynağı|başlık=2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference|kısım=The opto-electronic physics that broke the efficiency limit in solar cells|sayfa=001556|yıl=2012|isbn=978-1-4673-0066-7|doi=10.1109/PVSC.2012.6317891}}</ref>  Endüstrinin [[uzay tabanlı güneş enerjisi]] için maliyet yerine verimliliği tercih etmesi nedeniyle, [[konsantre fotovoltaikler]] (CPV, HCPV) ve uzay araçlarındaki güneş panelleri için [[çok bağlantılı fotovoltaik hücre]]lerde (''multi-junction'') Galyum Arsenit (GaAs) İnce Film daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

Önceki literatüre ve bazı teorik analizlere dayanarak, GaAs'ın bu kadar yüksek güç dönüştürme verimliliğine sahip olmasının birkaç nedeni olduğu söylenebilir. İlk olarak, GaAs bant aralığı 1,43ev'dir ve bu neredeyse güneş hücreleri için en ideal aralıktır. İkincisi, Galyum diğer metallerin eritilmesinin bir yan ürünü olduğu için, GaAs hücreleri ısıya nispeten duyarsızdır ve sıcaklık oldukça yüksek olduğunda yüksek verimliliğini koruyabilir. Üçüncüsü, GaAs geniş tasarım seçeneklerine sahiptir. GaAs'ları güneş hücresinde aktif katman olarak kullanan mühendisler, GaAs'larda daha iyi elektronlar ve delikler oluşturabilen çok sayıda başka katman seçeneğine sahip olabilir.

=== Çok Bağlantılı Hücreler ===
[[Dosya:Dawn_solar_panel.jpg|küçükresim| [[Dawn (uzay sondası)|Dawn Uzay Sondası]] 'ın 10&nbsp;kW gücünde üçlü bağlantılı (t''riple-junction'') galyum arsenit güneş paneli dizisinin kanatlar tam açıkken görünümü]]
Çok bağlantılı (''Multi-junction'') hücreler, tipik olarak [[metalorganik buhar fazı]] epitaksi kullanan, her biri esasen diğerinin üzerinde büyütülen (''kristal büyütme'') güneş hücresi olan çok sayıda ince filmden oluşur. Her katman, spektrumun farklı bir bölümü üzerinden [[elektromanyetik radyasyon]]u absorbe etmesine izin vermek için farklı bir bant aralığı enerjisine sahiptir.

Çok bağlantılı(''Multi-junction'')hücreler başlangıçta [[uydu]]lar ve [[uzay araştırmaları]] gibi özel uygulamalar için geliştirildi, ancak günümüzde güneş ışığını küçük, yüksek verimli çoklu bağlantıya yoğunlaştırmak için lensler ve kavisli aynalar kullanan yeni bir teknoloji olan karasal [[yoğunlaştırıcı fotovoltaik]]lerde (CPV) giderek daha fazla kullanılmaya başlanmıştır. ''Yüksek  yoğunlaştırıcı fotovoltaikler (HCPV)'',güneş ışığını bin kata kadar yoğunlaştırarak, gelecekte geleneksel fotovoltaik güneş elektrik yöntemlerini geride bırakma potansiyeline sahiptir.<ref name="Fraunhofer-PR-2014">{{Web kaynağı|url=http://www.ise.fraunhofer.de/en/downloads-englisch/pdf-files-englisch/photovoltaics-report-slides.pdf|başlık=Photovoltaics Report|erişimtarihi=31 Ağustos 2014|arşivtarihi=31 Ağustos 2014|arşivurl=https://www.webcitation.org/6SFRTUaBS?url=http://www.ise.fraunhofer.de/en/downloads-englisch/pdf-files-englisch/photovoltaics-report-slides.pdf|tarih=28 Temmuz 2014|yayıncı=Fraunhofer ISE|ölüurl=hayır}}</ref> {{Rp|21,26}}

Monolitik, seri bağlı, galyum indiyum fosfit (GaInP), galyum arsenit (GaAs) ve germanyum (Ge) [[p-n bağlantı]]larına dayalı hücrelerin, maliyet baskılarına rağmen satışları artmaktadır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Effects of germanium addition to copper phthalocyanine/fullerene-based solar cells|yazarlar=Oku|tarih=June 2012|sayı=2|sayfalar=248-252|çalışma=Central European Journal of Engineering|cilt=2|doi=10.2478/s13531-011-0069-7}}</ref> Örneğin galyum metalinin maliyeti kg başına 960 $ seviyelerindedir.<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.amazon.com/Gallium-Metal-Grams-99-99-Melting/dp/B07P7JN6VR|erişimtarihi=24 Nisan 2021|çalışma=www.amazon.com|başlık=Arşivlenmiş kopya|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210127135122/https://www.amazon.com/Gallium-Metal-Grams-99-99-Melting/dp/B07P7JN6VR|arşivtarihi=27 Ocak 2021|ölüurl=hayır}}</ref> Ek olarak, germanyum metal fiyatları bu yıl kg başına önemli ölçüde 1000-1200 $ 'a yükselmiştir. Çok bağlantılı Hücre teknolojisinde kullanılan metallar arasında galyum (4N, 6N ve 7N Ga), arsenik (4N, 6N ve 7N) ve kristaller için germanyum, pirolitik bor nitrür (pBN) potaları ve bor oksit bulunur. Bu ürünler tüm substrat imalat endüstrisi için kritik öneme sahiptir.

Örneğin bir üçlü bağlantı (''triple-junction'') hücresi şu yarı iletkenlerden oluşabilir: GaAs, Ge, and GaInP<small>2</small><ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2011.10.013|başlık=Equivalent circuit models for triple-junction concentrator solar cells|tarih=Mart 2012|sayfalar=57-65|çalışma=Solar Energy Materials and Solar Cells|cilt=98|ad=Gideon|soyadı=Segev|issn=0927-0248|doi=10.1016/j.solmat.2011.10.013|ad2=Gur|ad3=Abraham|soyadı2=Mittelman|soyadı3=Kribus}}</ref><ref>[http://www.spectrolab.com/DataSheets/TerCel/tercell.pdf Triple-Junction Terrestrial Concentrator Solar Cells] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20060323114341/http://www.spectrolab.com/DataSheets/TerCel/tercell.pdf |tarih=23 Mart 2006 }}. (PDF) Retrieved 3 January 2012.</ref> Üç bağlantılı GaAs güneş hücreleri, 2003, 2005 ve 2007'de Hollandalı dört kez [[World Solar Challenge]] kazanan Nuna'nın ve Hollandalı güneş arabaları Solutra (2005), Twente One (2007) ve 21Revolution (2009) tarafından güç kaynağı olarak kullanılmıştır. GaAs tabanlı çok bağlantılı cihazlar bugüne kadarki en verimli güneş hücreleridir. 15 Ekim 2012'de, üçlü bağlantılı metamorfik hücreler % 44'lük rekor bir yüksekliğe ulaşmıştır.<ref>Clarke, Chris (19 April 2011) [http://www.kcet.org/news/rewire/solar/photovoltaic-pv/san-jose-solar-company-breaks-efficiency-record-for-pv.html San Jose Solar Company Breaks Efficiency Record for PV] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20141025193538/http://www.kcet.org/news/rewire/solar/photovoltaic-pv/san-jose-solar-company-breaks-efficiency-record-for-pv.html |tarih=25 Ekim 2014 }}. Optics.org. Retrieved 19 January 2011.</ref>

==== GaInP / Si Çift Bağlantılı Güneş Hücreleri ====
2016 yılında, '''III-V çok bağlantılı''' '''güneş hücre'''lerinin yüksek verimliliğini silisyumla ilişkili ekonomi ve deneyim zenginliği ile birleştiren hibrit fotovoltaik [[Wafer|yonga plaka (''wafer)'']] üretimi için yeni bir yaklaşım tanımlanmıştır. Yaklaşık 30 yıllık bir çalışma konusu olan III-V malzemesinin gerekli yüksek sıcaklıklarda silisyum üzerinde büyütülmesiyle ilgili teknik komplikasyonlar, plazma ile güçlendirilmiş [[kimyasal buhar biriktirme]] (PECVD) tekniği ile düşük sıcaklıkta GaAs üzerinde silisyumun [[epitaksiyel]] büyümesiyle önlenerek giderildi.<ref name="CariouChen2016">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Low temperature plasma enhanced CVD epitaxial growth of silicon on GaAs: a new paradigm for III-V/Si integration|yazarlar=Cariou|sayfalar=25674|çalışma=Scientific Reports|yıl=2016|cilt=6|issn=2045-2322|pmc=4863370|pmid=27166163|doi=10.1038/srep25674}}</ref>

Silisyum (Si) tekli-bağlantılı (''single-junction'') güneş hücreleri  onlarca yıldır geniş çapta incelenmektedir ve ''1-sun (ölçü birimi olarak)'' koşullarında ~% 26 pratik verimliliklerine ulaşmaktaydı.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Toward the Practical Limits of Silicon Solar Cells|yazarlar=Smith|sayı=6|sayfalar=1465-1469|çalışma=IEEE Journal of Photovoltaics|yıl=2014|cilt=4|doi=10.1109/JPHOTOV.2014.2350695}}</ref> Bu verimliliğin arttırılması, Si hücresine 1,1 eV'den daha büyük bant aralığı enerjisine sahip daha fazla hücre eklenmesini gerektirebilir, bu da ek voltaj üretimi için kısa dalga boylu fotonların dönüştürülmesine izin verir. Üst hücre olarak 1,6-1,8 eV bant aralığına sahip ikili-bağlantılı bir güneş hücresi, ısıl kayıpları azaltabilir, yüksek bir harici radyasyon verimliliği üretebilir ve % 45'in üzerinde teorik verimlilik elde edilebilir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Supercharging Silicon Solar Cell Performance by Means of Multijunction Concept|yazarlar=Almansouri|sayı=3|sayfalar=968-976|çalışma=IEEE Journal of Photovoltaics|yıl=2015|cilt=5|doi=10.1109/JPHOTOV.2015.2395140}}</ref> Bir tandem hücre, '''GaInP''' ve '''Si''' hücrelerinin büyütülmesiyle üretilebilir. Bunları ayrı ayrı büyütmek, Si ile bir hücreye doğrudan entegrasyonu engelleyen en yaygın III – V katmanları arasındaki % 4 kafes sabit uyumsuzluğunun üstesinden gelebilir. İki hücre bu nedenle şeffaf bir cam slayt ile ayrılır, böylece kafes uyumsuzluğu sistemde zorlanmaya neden olmaz. Bu,% 18.1'lik bir verimlilik gösteren dört elektrik kontağı ve iki bağlantıya sahip bir hücre oluşturur. % 76,2'lik bir doldurma faktörü (FF) ile '''Si''' alt hücresi, tandem cihazda% 11,7'lik (± 0,4) bir etkinliğe ulaşır ve bu da% 29,8'lik bir kümülatif tandem hücre etkinliği ile sonuçlanır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://www.osti.gov/pages/servlets/purl/1329999|başlık=Realization of GaInP/Si Dual-Junction Solar Cells with 29.8% 1-Sun Efficiency|yazarlar=Essig|sayı=4|sayfalar=1012-1019|çalışma=IEEE Journal of Photovoltaics|yıl=2016|cilt=6|doi=10.1109/JPHOTOV.2016.2549746}}</ref> Bu verimlilik% 29.4 teorik sınırını<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Reassessment of the Limiting Efficiency for Crystalline Silicon Solar Cells|yazarlar=Richter|sayı=4|sayfalar=1184-1191|çalışma=IEEE Journal of Photovoltaics|yıl=2013|cilt=3|doi=10.1109/JPHOTOV.2013.2270351}}</ref> ve bir Si ''1-sun'' güneş hücresinin rekor deneysel verimlilik değerini aşmaktadır ve ayrıca rekor verimlilik ''1-sun'' GaAs cihazından daha yüksektir. Bununla birlikte, bir GaAs substratı kullanmak pahalıdır ve pratik değildir. Bu nedenle araştırmacılar, bir GaAs substratına ihtiyaç duymayan iki elektriksel temas noktası ve bir bağlantı noktası olan bir hücre yapmaya çalışırlar. Bu, GaInP ve Si'nin doğrudan entegrasyonu olacağı anlamına gelir.

== Güneş Hücrelerinde Araştırmalar ==
[[Perovskite|Perovskit]] güneş hücreleri, aktif katman olarak [[perovskit]] yapılı bir malzeme içeren güneş hücreleridir. En yaygın olarak bu, çözelti ile işlenmiş hibrit organik-inorganik kalay veya kurşun halojenür bazlı bir malzemedir. Verimlilikler 2009'da ilk kullanımlarında% 5'in altındayken 2020'de% 25,5'e yükseldi ve bu durum da onları çok hızlı gelişen bir teknoloji ve güneş hücresi alanında gündem maddesi haline getirdi.<ref>{{Web kaynağı |url=https://www.nrel.gov/pv/assets/pdfs/best-research-cell-efficiencies.20200922.pdf |başlık=Arşivlenmiş kopya |erişimtarihi=24 Nisan 2021 |arşivurl=https://web.archive.org/web/20201127183812/https://www.nrel.gov/pv/assets/pdfs/best-research-cell-efficiencies.20200922.pdf |arşivtarihi=27 Kasım 2020 |ölüurl=hayır}}</ref> Perovskit güneş hücrelerini ölçeklendirmenin son derece ucuz olduğu tahmin ediliyor ve bu da onları ticarileştirme için çok çekici bir seçenek haline getirmektedir. Şimdiye kadar çoğu perovskit güneş hücresi türü, ticarileştirilmek için yeterli operasyonel kararlılığa ulaşamamış olsa da, ancak küresel ölçekte birçok araştırma grubu bunu çözmenin yollarını araştırmaya devam etmektedir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/275845|başlık=Characterising degradation of perovskite solar cells through in-situ and operando electron microscopy|yazarlar=Kosasih|tarih=May 2018|sayfalar=243-256|çalışma=Nano Energy|cilt=47|doi=10.1016/j.nanoen.2018.02.055|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210126184246/https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/275845|arşivtarihi=26 Ocak 2021|ölüurl=hayır}}</ref> Perovskit güneş hücrelerinin ve tandem perovskitin enerji ve çevresel sürdürülebilirliğinin yapılara bağlı olduğu gösterilmiştir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Life cycle energy use and environmental implications of high-performance perovskite tandem solar cells|yazarlar=Tian|tarih=Temmuz 2020|sayı=31|dil=İngilizce|sayfalar=eabb0055|çalışma=Science Advances|cilt=6|issn=2375-2548|pmc=7399695|pmid=32789177|doi=10.1126/sciadv.abb0055}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ee/c5ee00615e|başlık=Perovskite photovoltaics: life-cycle assessment of energy and environmental impacts|yazarlar=Gong|tarih=3 Temmuz 2015|sayı=7|dil=İngilizce|sayfalar=1953-1968|çalışma=Energy & Environmental Science|cilt=8|issn=1754-5706|doi=10.1039/C5EE00615E|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210219100732/https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ee/c5ee00615e|arşivtarihi=19 Şubat 2021|ölüurl=hayır}}</ref>

=== İki Yüzeyli (Bifacial) Güneş Hücreleri ===
[[Dosya:Noto_Bifacial_Plant.png|küçükresim|Noto'da (Senegal) iki yüzeyli  güneş panel tesisi, 1988 - Albedoyu geliştirmek için zemin beyaza boyanmıştır.]]
Şeffaf bir arka tarafa sahip iki yüzeyli(''bifacial'') [[Güneş paneli|güneş panel]]leri, ışığı hem önden hem de arkadan emebilir. Bu nedenle, geleneksel tek yüzlü güneş panellerinden daha fazla elektrik üretebilirler. İki yüzeyli (''bifacial'') güneş hücrelerinin ilk patenti 1966'da Japon araştırmacı Hiroshi Mori tarafından yapıldı.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://patents.google.com/patent/US3278811|başlık=Radiation energy transducing device|tarih=3 Ekim 1961|diğerleri=Mori Hiroshi, Hayakawa Denki Kogyo KK|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210224164323/https://patents.google.com/patent/US3278811|arşivtarihi=24 Şubat 2021|ölüurl=hayır}}</ref> Daha sonra, Rusya'nın 1970'lerde uzay programlarında iki yüzeyli güneş hücrelerini ilk kez kullanan ülke olduğu söyleniyor.&nbsp;1976'da [[Madrid Teknik Üniversitesi]] Güneş Enerjisi Enstitüsü, Prof. Antonio [[Luque]] liderliğindeki iki yüzeyli güneş hücrelerinin geliştirilmesi için bir araştırma programı başlattı. Bu program çerçevesinde 1977 ABD ve İspanyol patentlerine dayanılarak, bir [[anot]] ön yüzü ve bir [[katot]] arka yüzü olan pratik bir iki yüzeyli hücre önerildi; daha önce bildirilen öneriler ve girişimlerde her iki yüz de [[Anot|anodik]]ti ve hücreler arasındaki bağlantı karmaşık ve pahalıydı.<ref>{{Patent belirt|ES|453575 (A1)|A. Luque: "Procedimiento para obtener células solares bifaciales" filing date 5 May 1977}}</ref><ref>{{Patent belirt|US|4169738 (A)|A. Luque: "Double-sided solar cell with self-refrigerating concentrator" filing date 21 November 1977}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Solar-Cell Behavior under Variable Surface Recombination Velocity and Proposal of a Novel Structure|yazarlar=Luque|tarih=1978|sayı=5|sayfalar=793-794|çalışma=Solid-State Electronics|cilt=21|doi=10.1016/0038-1101(78)90014-X}}</ref> 1980 yılında, [[Luque]]'un ekibinde bir doktora öğrencisi olan Andrés Cuevas, beyaz bir arka plan sağlandığında, iki yüzeyli güneş hücrelerinin çıkış gücünde, aynı yönlendirilmiş ve eğimli tek yüzlü olanlara göre % 50'lik bir artış olduğunu deneysel olarak kanıtladı.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=50 Per cent more output power from an albedo-collecting flat panel using bifacial solar cells|yazarlar=Cuevas|tarih=1982|sayı=5|sayfalar=419-420|çalışma=Solar Energy|cilt=29|doi=10.1016/0038-092x(82)90078-0}}</ref> 1981'de [[Isofoton]] şirketi, geliştirilen iki yüzeyli hücreleri üretmek için [[Málaga|Malaga']]da kuruldu ve böylece bu FV hücre teknolojisinin bu alanda ilk sanayileşmesi sağlandı. İlk üretim kapasitesi 300&nbsp;kW / yıl olan iki yüzeyli güneş hücreleri ile [[Isofoton]]'un üretiminin ilk dönüm noktaları, 1986 yılında [[Iberdrola]] elektrik dağıtım firması için inşa edilen [[San Agustín de Guadalix]]'deki 20kWp enerji santrali ve 1988 yılında İspanya uluslararası yardım ve işbirliği programları tarafından finanse edilen Noto Gouye Diama köyünde ([[Senegal]]) 20kWp'lik bir şebekeden bağımsız kurulum oldu.

Üretim maliyetlerinin düşmesi nedeniyle firmalar 2010 yılından itibaren yine ticari iki yüzeyli (''bifacial'') güneş panelleri üretmeye başladılar. 2017'ye kadar, Kuzey Amerika'da iki yüzeyli(''bifacial'') paneller sağlayan en az sekiz sertifikalı fotovoltaik panel üreticisi mevcuttu. [[Uluslararası Fotovoltaik Teknoloji Yol Haritası]] ([[ITRPV]]) tarafından, iki yüzeyli(''bifacial'') teknolojinin küresel pazar payının 2016'da% 5'in altından 2027'de% 30'a çıkacağı tahmin edilmektedir.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.itrpv.net/|başlık=International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) – Home|erişimtarihi=20 Şubat 2018|çalışma=www.itrpv.net|arşivurl=https://web.archive.org/web/20180221035621/http://www.itrpv.net/|arşivtarihi=21 Şubat 2018|ölüurl=hayır}}</ref>

İki yüzeyli(''bifacial'') teknolojiye olan önemli ilgi nedeniyle, yakın zamanda yapılan bir çalışmada, dünya çapında iki yüzeyli (''bifacial'') güneş panellerinin performansı ve optimizasyonu araştırılmıştır.<ref name=":3">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Optimization and performance of bifacial solar modules: A global perspective|yazarlar=Sun|sayfalar=1601-1610|çalışma=Applied Energy|yıl=2018|cilt=212|doi=10.1016/j.apenergy.2017.12.041}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Vertical bifacial solar farms: Physics, design, and global optimization|yazarlar=Khan|sayfalar=240-248|çalışma=Applied Energy|yıl=2017|cilt=206|doi=10.1016/j.apenergy.2017.08.042}}</ref> Sonuçlar, dünya genelinde, araziye monte edilen iki yüzeyli modüllerin,% 25'lik [[Yansıtabilirlik|bir zemin albedo katsayısı]] için (beton ve bitki örtüleri için tipik) tek yüzlü (''monofacial'') muadillerine kıyasla yıllık elektrik veriminde yalnızca ~% 10 kazanç sağlayabildiğini göstermiştir. Ancak paneller yerden 1 m yukarı kaldırılarak ve zemin albedo katsayısı% 50'ye yükseltilerek kazanç ~% 30'a yükseltilebileceği ayrıca tespit edilmiştir. Applied Energy dergisinde Sun ve ekibi tarafından yayınlanan araştırmada ayrıca iki yüzeyli güneş modüllerini analitik olarak optimize edebilen bir dizi ampirik denklem de türetilmiştir. Buna ek olarak, çift eksenli izleyicilerdeki iki yüzeyli paneller, tek yüzlü emsallerine göre yılda % 14, yoğun kış aylarında ise % 40 daha fazla elektrik ürettiği için, karlı ortamlarda iki yüzeyli panellerin geleneksel panellerden daha iyi çalıştığına dair kanıtlar mevcuttur.<ref>Burnham, Performance of Bifacial Photovoltaic Modules on a Dual-Axis Tracker in a High-Latitude, High-Albedo Environment, 2019 IEEE 46th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), Chicago, IL, USA, 2019, pp.&nbsp;1320-1327.</ref>

Tüm dünyada rastgele herhangi bir konumda iki yüzeyli modüllerin performansını modellemek için [https://nanohub.org/tools/pub çevrimiçi bir simülasyon aracı mevcuttur.] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210224231916/https://nanohub.org/tools/pub |tarih=24 Şubat 2021 }} Ayrıca bu simulasyon aracıyla iki yüzeyli modüller, eğim açısı, azimut açısı ve yerden yüksekliğin bir fonksiyonu olarak optimize edilebilmektedir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://nanohub.org/resources/27892?rev=14|başlık=Purdue Bifacial Module Calculator|yazarlar=Zhao|tarih=19 Şubat 2018|doi=10.4231/d3542jb3c|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210225100515/https://nanohub.org/resources/27892?rev=14|arşivtarihi=25 Şubat 2021|ölüurl=hayır}}</ref>

=== Ara Kuşak ===
'''Güneş hücresi araştırmalarında Ara kuşak fotovoltaikleri''', bir hücrenin verimliliği üzerindeki [[Shockley-Queisser sınırı]]nı aşmak için  yöntemler sağlamaktadır. Değerlik(valans) ve iletim kuşakları [ ''katıların elektrik iletkenliğini belirleyen kuşaklar''] arasında bir '''ara kuşak''' (IB:intermediate band) enerji seviyesi sağlar. Teorik olarak, bir IB'nin dahil edilmesi [[Bant aralığı|, bant aralığından]] daha az enerjiye sahip [[Foton|iki fotonun]] [[Değerlik bandı|, değerlik bandından]] [[iletim bandı]]na bir elektronu uyarmasına izin verir. Bu, indüklenen foto akımı ve dolayısıyla verimliliği arttırır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Increasing the Efficiency of Ideal Solar Cells by Photon Induced Transitions at Intermediate Levels|yazarlar=Luque|sayı=26|sayfalar=5014-5017|çalışma=Physical Review Letters|yıl=1997|cilt=78|doi=10.1103/PhysRevLett.78.5014}}</ref>

İspanyol bilim insanları [[Luque]] ve [[Marti]] ilk olarak ayrıntılı terazi kullanarak bir orta aralıklı enerji seviyesine sahip bir '''ara kuşak''' cihazı için teorik bir sınır türetmiştir. '''Ara kuşak'''ta hiçbir taşıyıcı toplanmadığını ve cihazın tam konsantrasyon altında olduğunu varsaydılar. Değerlik veya iletim kuşağından IB (Ara Kuşak) 0.71eV ile 1.95eV'lik bir bant aralığı için maksimum verimi % 63,2 olarak buldular. Tek güneş (''one-sun'') ışığı altında sınırlayıcı verimlilik% 47'dir.<ref>{{Kitap kaynağı|başlık=Advanced Concepts in Photovoltaics|kısım=Ch. 13: Intermediate Band Solar Cells|sayfalar=425-54|yer=Cambridge, UK|yayıncı=Royal Society of Chemistry|seri=Energy and Environment Series|yıl=2014|cilt=Vol. 11|isbn=978-1-84973-995-5|doi=10.1039/9781849739955-00425}}</ref>

=== Sıvı Mürekkepler ===
2014 yılında, California NanoSystems Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, güneş hücreleri için kesterit ve perovskit kullanımının elektrik enerjisi dönüştürme verimliliğini artırdığını keşfettiler.<ref>[http://phys.org/news/2014-09-liquid-inks-solar-cells.html Researchers use liquid inks to create better solar cells] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210406134631/https://phys.org/news/2014-09-liquid-inks-solar-cells.html |tarih=6 Nisan 2021 }}, Phys.org, 17 September 2014, Shaun Mason</ref>

=== Yükseltme Çevrimi ve Alçaltma çevrimi ===
[[Foton]] yükseltme çevrimi, bir yüksek enerjili foton üretmek için iki düşük enerjili (''örneğin kızılötesi) fotonun kullanılması işlemidir;'' '''alçaltma çevrimi''', iki düşük enerjili foton üretmek için bir yüksek enerjili foton (''örneğin ultraviyole) kullanma işlemidir.'' Bu tekniklerden herhangi biri, güneş fotonlarının daha verimli kullanılmasına izin vererek daha yüksek verimli güneş hücreleri üretmek için kullanılabilir. Bununla birlikte zorluk, yukarı veya aşağı dönüşüm sergileyen mevcut fosforların çevrim verimliliğinin düşük olması ve tipik olarak dar bant olmasıdır.

Bir yükseltme çevrim tekniği, kızılötesi radyasyonu görünür ışığa dönüştürmek için [[lüminesans]]ından yararlanarak [[lantanit]] katkılı (doplanmış) ([[:en:Erbium|{{chem|Er|3+}}]], [[:en:Ytterbium|{{chem|Yb|3+}}]], [[:en:Holmium|{{chem|Ho|3+}}]]veya kombinasyonları)  malzemeleri dahil etmektir. Yükseltme Çevrimi işlemi, iki [[kızılötesi]] foton, (yüksek enerjili) soğurulabilen bir foton oluşturmak için [[Nadir toprak elementi|nadir toprak]] [[iyon]]ları tarafından abosrbe edildiğinde gerçekleşir. Örnek olarak, enerji aktarımı yükseltme çevrimi işlemi (ETU), yakın kızılötesinde uyarılmış iyonlar arasında birbirini izleyen aktarım işlemlerinden oluşur. Yükseltme çevrimi sağlayan malzeme, silikondan geçen kızılötesi ışığı absorbe etmek için güneş hücresinin altına yerleştirilebilir. Yararlı iyonlar en çok üç değerlikli durumda bulunur. {{Chem|Er|+}} iyonlar en çok kullanılanlardır. {{Chem|Er|3+}} iyonlar 1.54&nbsp;µm civarında güneş radyasyonunu absorbe eder&nbsp;. İki {{Chem|Er|3+}} bu radyasyonu emen iyonlar, bir üst dönüştürme işlemi yoluyla birbirleriyle etkileşime girebilir. Uyarılmış iyon, güneş hücresi tarafından emilen Si bant aralığının üzerine ışık yayar ve akım üretebilen ek bir elektron deliği çifti oluşturur. Ancak, artan verimlilik küçüktür. Ek olarak, floroindat camlar düşük [[fonon]] {{Chem|Ho|3+}} katkılı uygun matris olarak önerilmiştir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Experimental enhancement of the photocurrent in a solar cell using upconversion process in fluoroindate glasses exciting at 1480&nbsp;nm|yazarlar=Hernández-Rodríguez|tarih=September 2013|sayfalar=171-175|çalışma=Solar Energy Materials and Solar Cells|cilt=116|doi=10.1016/j.solmat.2013.04.023}}</ref>

=== Işık Soğurucu Boyalar ===
[[Boyaya duyarlı güneş pilleri|Boyaya duyarlı güneş hücreleri]] (BDGH-DSSC'ler) düşük maliyetli malzemelerden yapılmıştır ve ayrıntılı üretim ekipmanına ihtiyaç duymazlar, bu nedenle [[kendin yap]] tarzında yapılabilirler. Kabaca, eski [[Katı hâl elektroniği|katı hal]] hücre tasarımlarından önemli ölçüde daha ucuz olmalıdır. DSSC'ler esnek tabakalar halinde tasarlanabilir ve [[Enerji dönüşüm verimliliği|dönüşüm verimliliği]] en iyi [[İnce film hücresi|ince film hücrelerden]] [[Fiyat/performans oranı|daha az olmasına rağmen, fiyat / performans oranı]] fosil yakıt elektrik üretimi ile rekabet etmelerine izin verecek kadar yüksek olabilir.

Tipik olarak bir [[rutenyum]] [[Boyar madde|metalorganik boya]] (Ru-merkezli), ince bir titanyum dioksit filmi üzerine [[Adsorpsiyon|adsorbe]] edilen, ışık emici malzemenin bir [[tek tabaka]]sı olarak kullanılır. Boyaya duyarlı güneş hücresi, yüzey alanını (''yaklaşık 10 m2 / g düz tek kristal ile karşılaştırıldığında 200-300 m2 / g TiO<sub>2</sub>'') büyük ölçüde büyütmek için bu [[mezopartikül]]at '''[[titanyum dioksit]]''' (TiO<sub>2</sub>) katmanına dayanır ve bu da güneş hücresi alanı başına daha fazla sayıda boyaya izin verir (bu da akımı arttırır). Işık emici boyadan gelen [[Fotosentetik güneş pilleri|fotojenere]] elektronlar n-tipi TiO<sub>2</sub>ye geçirilir ve delikler boyanın diğer tarafındaki bir elektrolit tarafından emilir. Devre, sıvı veya katı olabilen elektrolit içindeki bir [[redoks]] çifti ile tamamlanır. Bu tip hücre, malzemelerin daha esnek kullanımına izin verir ve tipik olarak [[serigrafi]] veya [[ultrasonik]] nozullarla üretilir ve döküm güneş hücreleri için kullanılanlardan daha düşük işleme maliyetleri potansiyeli vardır. Bununla birlikte, bu hücrelerdeki boyalar da ısı ve [[Morötesi|UV]] ışığı altında bozunur ve montajda kullanılan çözücüler nedeniyle hücre muhafazasının sızdırmaz hale getirilmesi zordur. Bu nedenle araştırmacılar, sızıntıyı önlemek için katı bir elektrolit kullanan katı hal boyaya duyarlı güneş hücreleri geliştirmekteler.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://www.nature.com/articles/nmat904|başlık=A stable quasi-solid-state dye-sensitized solar cell with an amphiphilic ruthenium sensitizer and polymer gel electrolyte|yazarlar=Wang|tarih=June 2003|sayı=6|dil=İngilizce|sayfalar=402-407|çalışma=Nature Materials|cilt=2|issn=1476-4660|pmid=12754500|doi=10.1038/nmat904|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20211105231354/https://www.nature.com/articles/nmat904|arşivtarihi=5 Kasım 2021|ölüurl=hayır}}</ref> DSSC güneş modüllerinin ilk ticari sevkiyatı Temmuz 2009'da G24i Innovations firması tarafından gerçekleştirildi.<ref>[http://www.g24i.com Dye Sensitized Solar Cells] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20110424215701/http://www.g24i.com/ |tarih=24 Nisan 2011 }}. G24i.com (2 April 2014). Retrieved 20 April 2014.</ref>

=== Kuantum noktaları ===
[[Kuantum nokta güneş hücresi|Kuantum nokta güneş hücreleri]] (KNGH-QDSC'ler), Gratzel hücresine veya [[Boyaya duyarlı güneş pilleri|boyayla duyarlılaştırılmış güneş hücresi]] mimarisine dayanır, ancak ışık emiciler olarak organik veya organometalik boyalar yerine kuantum noktaları([[:en:Cadmium sulfide|CdS]], [[:en:Cadmium selenide|CdSe]], [[:en:Stibnite|{{chem|Sb|2|S|3}}]] [[:en:Lead(II) sulfide|PbS]], vb. gibi)oluşturmaya yetecek kadar küçük kristalit boyutlarıyla üretilmiş düşük bant aralıklı yarı iletken nanopartiküller kullanır. [[Kadmiyum|Cd]] ve [[Kurşun|Pb]] bazlı bileşiklerle ilişkili toksisiteye bağlı olarak, geliştirilmekte olan bir dizi "yeşil" Kuantum Nokta hassaslaştırıcı (CuInS <sub>2,</sub> CuInSe <sub>2</sub> ve CuInSeS gibi )materyal de vardır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Quantum dot sensitized solar cell: Recent advances and future perspectives in photoanode|yazarlar=Sharma|tarih=1 Ekim 2016|sayfalar=294-322|çalışma=Solar Energy Materials and Solar Cells|cilt=155|issn=0927-0248|doi=10.1016/j.solmat.2016.05.062}}</ref> Kuantum Nokta boyut nicelemesi, bant boşluğunun basitçe partikül boyutunu değiştirerek ayarlanmasını sağlar. Ayrıca yüksek [[Kırılma indisi|yok olma katsayılarına]] sahipler ve çoklu [[eksiton]] oluşumu olasılığını gösterirler.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Peak External Photocurrent Quantum Efficiency Exceeding 100% via MEG in a Quantum Dot Solar Cell|yazarlar=Semonin|sayı=6062|sayfalar=1530-3|çalışma=Science|yıl=2011|cilt=334|pmid=22174246|doi=10.1126/science.1209845}}</ref>

Bir KNGH'de, bir boyaya duyarlı güneş hücresinde olduğu gibi, bir mezogözenekli [[titanyum dioksit]] nanopartikül tabakası hücrenin omurgasını oluşturur. Bu {{Chem|TiO|2}} katman daha sonra [[Biriktirme|kimyasal banyo biriktirme]], elektroforetik biriktirme veya ardışık iyonik katman adsorpsiyonu ve reaksiyonu kullanılarak yarı iletken kuantum noktalarla kaplanarak fotoaktif hale getirilebilir. Elektrik devresi daha sonra sıvı veya katı bir [[redoks]] çifti kullanılarak tamamlanır. QDSC'lerin etkinliği,<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Mn-Doped Quantum Dot Sensitized Solar Cells: A Strategy to Boost Efficiency over 5%|yazarlar=Santra|sayı=5|sayfalar=2508-11|çalışma=Journal of the American Chemical Society|yıl=2012|cilt=134|pmid=22280479|doi=10.1021/ja211224s}}</ref> hem sıvı bağlantı<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Sb2S3-Based Mesoscopic Solar Cell using an Organic Hole Conductor|yazarlar=Moon|sayı=10|sayfa=1524|çalışma=The Journal of Physical Chemistry Letters|yıl=2010|cilt=1|doi=10.1021/jz100308q}}</ref>  hem de katı hal hücreleri<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Boosting the Efficiency of Quantum Dot Sensitized Solar Cells through Modulation of Interfacial Charge Transfer|yazarlar=Kamat|sayı=11|sayfalar=1906-15|çalışma=Accounts of Chemical Research|yıl=2012|cilt=45|pmid=22493938|doi=10.1021/ar200315d}}</ref> için gösterilen% 5'in üzerine çıkmıştır ve bildirilen en yüksek verimlilik% 11.91'dir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Zn–Cu–In–Se Quantum Dot Solar Cells with a Certified Power Conversion Efficiency of 11.6%|yazarlar=Du|sayı=12|sayfalar=4201-4209|çalışma=Journal of the American Chemical Society|yıl=2016|cilt=138|pmid=26962680|doi=10.1021/jacs.6b00615}}</ref> Prashant Kamat,<ref>[http://nd.edu/~kamatlab/research_solarCells.html Solar Cell Research || The Prashant Kamat lab at the University of Notre Dame] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210225125059/https://www3.nd.edu/~kamatlab/research_solarCells.html |tarih=25 Şubat 2021 }}. Nd.edu (22 February 2007). Retrieved 17 May 2012.</ref> araştırma grubu, üretim maliyetlerini düşürmek amacıyla TiO2 ve CdSe ile yapılan ve% 1'in üzerinde verimlilikle herhangi bir iletken yüzeye tek adımda uygulanabilen bir güneş boyası gösterdi.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Sun-BelievableSolar Paint. A Transformative One-Step Approach for Designing Nanocrystalline Solar Cells|yazarlar=Genovese|sayı=1|sayfalar=865-72|çalışma=ACS Nano|yıl=2012|cilt=6|pmid=22147684|doi=10.1021/nn204381g}}</ref> Bununla birlikte, Kuantum Nokta Güneş Hücrelerinde kuantum noktalarının (QD'ler) emilimi oda sıcaklığında zayıftır.<ref name=":2">{{Akademik dergi kaynağı|url=http://discovery.ucl.ac.uk/1539114/|başlık=InGaAs and GaAs quantum dot solar cells grown by droplet epitaxy|yazarlar=Yu|tarih=1 Mart 2017|sayfalar=377-381|çalışma=Solar Energy Materials and Solar Cells|cilt=161|doi=10.1016/j.solmat.2016.12.024|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20191002014641/http://discovery.ucl.ac.uk/1539114/|arşivtarihi=2 Ekim 2019|ölüurl=hayır}}</ref> [[Plazmonik güneş pili|Plazmonik nanopartiküller]], QD'lerin (örneğin nanostarlar) zayıf absorpsiyonunu ele almak için kullanılabilir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Broadband efficiency enhancement in quantum dot solar cells coupled with multispiked plasmonic nanostars|yazarlar=Wu|tarih=1 Nisan 2015|sayfalar=827-835|çalışma=Nano Energy|cilt=13|doi=10.1016/j.nanoen.2015.02.012}}</ref> QD'lerin bant içi ve bantlar arası geçişini harekete geçirmek için harici bir kızılötesi pompalama kaynağı eklemek başka bir çözümdür.

=== Organik / Polimer Güneş Hücreleri ===
[[Organik güneş hücresi|Organik güneş hücreleri]] ve [[Organik güneş hücresi|polimer güneş hücreleri]] organik yarı iletken ince filmlerden (tipik olarak 100&nbsp;nm), [[polifenilen vinilen]] gibi polimerler ve bakır ftalosiyanin (mavi veya yeşil organik pigment) gibi küçük moleküllü bileşikler ve [[PCBM]] gibi karbon [[fulleren]]ler ve fulleren türevlerinden yapılır.

Sıvı çözümden işlenebilirler, basit bir rulodan ruloya baskı işlemi imkanı sunar ve potansiyel olarak ucuz, büyük ölçekli üretime yol açar. Ek olarak, bu hücreler mekanik esnekliğin ve tek kullanımın önemli olduğu bazı uygulamalar için faydalı olabilir. Bununla birlikte, mevcut hücre verimlilikleri çok düşüktür ve pratik cihazlar esasen mevcut değildir.

İletken polimerler kullanılarak bugüne kadar elde edilen enerji dönüşüm verimleri, inorganik malzemelere kıyasla çok düşüktür. Bununla birlikte, Konarka Power Plastik<ref>[http://www.pv-tech.org/news/nrel_validates_konarkas_8.3_power_plastic_efficiency_record Konarka Power Plastic reaches 8.3% efficiency] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20111003131926/http://www.pv-tech.org/news/nrel_validates_konarkas_8.3_power_plastic_efficiency_record |tarih=3 Ekim 2011 }}. pv-tech.org. Retrieved 7 May 2011.</ref>  %8,3 verimliliğe ve 2012 yılında organik tandem hücreler % 11,1 verimliliğe ulaşmıştır.{{Kaynak belirt|date=June 2014}}

Organik bir cihazın aktif bölgesi, bir elektron vericisi ve bir elektron alıcısı olmak üzere iki malzemeden oluşur. Bir foton, tipik olarak verici materyalde bir elektron deliği çiftine dönüştürüldüğünde, yükler, diğer güneş hücresi türlerinin aksine, eksiton verici-alıcı arayüzüne yayıldığında ayrılan bir [[eksiton]] biçiminde bağlı kalma eğilimindedir. Çoğu polimer sisteminin kısa eksiton difüzyon uzunlukları, bu tür cihazların verimini sınırlama eğilimindedir. Nanoyapılı arayüzler, bazen toplu hetero bağlantılar şeklinde, performansı artırabilir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Polymer-based solar cells|yazarlar=Mayer|sayı=11|sayfa=28|çalışma=Materials Today|yıl=2007|cilt=10|doi=10.1016/S1369-7021(07)70276-6}}</ref>

2011 yılında, MIT ve Michigan Eyaleti araştırmacıları, spektrumun ultraviyole ve yakın kızılötesi kısımlarını küçük moleküllü bileşiklerle seçici olarak absorbe ederek elde edilen, insan gözüne % 65'ten fazla şeffaflığa, % 2'ye yakın bir güç verimliliğine sahip güneş hücreleri geliştirdiler.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Transparent, near-infrared organic photovoltaic solar cells for window and energy-scavenging applications|yazarlar=Lunt|sayı=11|sayfa=113305|çalışma=Applied Physics Letters|yıl=2011|cilt=98|doi=10.1063/1.3567516}}</ref><ref>{{Haber kaynağı|url=http://green.blogs.nytimes.com/2011/04/20/transparent-photovoltaic-cells-turn-windows-into-solar-panels/|başlık=Transparent Photovoltaic Cells Turn Windows into Solar Panels|yazarlar=Rudolf|tarih=20 Nisan 2011|yayıncı=green.blogs.nytimes.com|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210312005325/https://green.blogs.nytimes.com/2011/04/20/transparent-photovoltaic-cells-turn-windows-into-solar-panels/|arşivtarihi=12 Mart 2021|ölüurl=hayır}}</ref> UCLA'daki araştırmacılar daha yakın zamanda, aynı yaklaşımı izleyerek,% 70 şeffaf ve % 4 güç dönüştürme verimliliğine sahip analog bir polimer güneş hücresi geliştirdiler.<ref>{{Web kaynağı|url=http://www.enviro-news.com/news/ucla-scientists-develop-transparent-solar-cell.html|başlık=UCLA Scientists Develop Transparent Solar Cell|arşivtarihi=27 Temmuz 2012|arşivurl=https://web.archive.org/web/20120727005130/http://www.enviro-news.com/news/ucla-scientists-develop-transparent-solar-cell.html|tarih=24 Temmuz 2012|yayıncı=Enviro-News.com|erişimtarihi=24 Nisan 2021|ölüurl=hayır}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Practical Roadmap and Limits to Nanostructured Photovoltaics|yazarlar=Lunt|sayı=48|sayfalar=5712-27|çalışma=Advanced Materials|yıl=2011|cilt=23|pmid=22057647|doi=10.1002/adma.201103404}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Theoretical limits for visibly transparent photovoltaics|yazarlar=Lunt|sayı=4|sayfa=043902|çalışma=Applied Physics Letters|yıl=2012|cilt=101|doi=10.1063/1.4738896}}</ref> Bu hafif, esnek hücreler, düşük bir maliyetle toplu olarak üretilebilir ve güç üreten pencereler oluşturmak için kullanılabilir.

2013 yılında araştırmacılar,% 3 verimlilikle [[Organik güneş hücresi|polimer hücreleri açıkladı.]] Kendilerini farklı katmanlar halinde düzenleyen kendiliğinden birleşen organik malzemeler olan [[Kopolimer|blok kopolimerleri kullandılar.]] Araştırma, yaklaşık 16 nanometre genişliğinde bantlara ayrılan P3HT-b-PFTBT'ye odaklanmıştır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://figshare.com/articles/Conjugated_Block_Copolymer_Photovoltaics_with_near_3_Efficiency_through_Microphase_Separation/2406439|başlık=Conjugated Block Copolymer Photovoltaics with near 3% Efficiency through Microphase Separation|yazarlar=Guo|sayı=6|sayfalar=2957-63|çalışma=Nano Letters|yıl=2013|cilt=13|pmid=23687903|doi=10.1021/nl401420s|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20201124211838/https://figshare.com/articles/Conjugated_Block_Copolymer_Photovoltaics_with_near_3_Efficiency_through_Microphase_Separation/2406439|arşivtarihi=24 Kasım 2020|ölüurl=hayır}}</ref><ref>{{Web kaynağı|url=http://www.kurzweilai.net/organic-polymers-create-new-class-of-solar-energy-devices|başlık=Organic polymers create new class of solar energy devices|erişimtarihi=1 Haziran 2013|tarih=31 Mayıs 2013|yayıncı=Kurzweil Accelerating Institute|arşivurl=https://web.archive.org/web/20130603000959/http://www.kurzweilai.net/organic-polymers-create-new-class-of-solar-energy-devices|arşivtarihi=3 Haziran 2013|ölüurl=hayır}}</ref>

=== Uyarlanabilir-Adaptif- hücreler ===
Adaptif hücreler, çevresel koşullara bağlı olarak soğurma / yansıma özelliklerini değiştirir. Uyarlanabilir bir malzeme, gelen ışığın yoğunluğuna ve açısına yanıt verir. Hücrenin ışığın en yoğun olduğu bölümünde, hücre yüzeyi yansıtıcıdan uyarlanmaya dönüşerek ışığın hücreye girmesine izin verir. Hücrenin diğer kısımları, hücre içinde emilen ışığın tutulmasını artırarak yansıtıcı kalır.<ref name="tr1407">Bullis, Kevin (30 July 2014) [http://www.technologyreview.com/news/529476/adaptive-material-could-cut-the-cost-of-solar-in-half Adaptive Material Could Cut the Cost of Solar in Half] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20160126163246/http://www.technologyreview.com/news/529476/adaptive-material-could-cut-the-cost-of-solar-in-half/ |tarih=26 Ocak 2016 }}. ''MIT Technology Review''</ref>

2014 yılında, uyarlanabilir bir yüzeyi, emileni tabakanın kenarlarında bir ışık emiciye yönlendiren bir cam alt tabaka ile birleştiren bir sistem geliştirildi. Sistem ayrıca, ışığı uyarlanabilir yüzeye yoğunlaştırmak için bir dizi sabit lens / ayna içermekteydi. Gün boyunca yoğun ışık hücre yüzeyi boyunca hareket eder. Bu yüzey, ışık en yoğun olduğu zaman ışığı soğurur ve ışık yüzeyden uzaklaştıktan sonra yansıtıcı özelliğine geri döner.<ref name="tr1407"/>

=== Yüzey Tekstürleme (Dokulama) ===
[[Dosya:SolarImpulse_HB-SIA_landing_Brussels_Airport_3-crop.jpg|küçükresim| [[Solar Impulse]] uçakları, tamamen fotovoltaik hücrelerden güç alan İsviçre tasarımı tek koltuklu tek kanatlı uçaklardır.]]
Geçtiğimiz yıllarda araştırmacılar, verimliliği en üst düzeye çıkarırken güneş hücrelerinin fiyatını düşürmeye çalıştılar. İnce film güneş hücresi, ışık emme verimliliği pahasına çok daha düşük kalınlığa sahip, uygun maliyetli ikinci nesil bir güneş hücresi tipidir. Azaltılmış kalınlık ile ışık emme verimini en üst düzeye çıkarmak için çalışmalar yapılmıştır. Yüzey tekstüre etme, soğurulan ışığı en üst düzeye çıkarmak için optik kayıpları azaltmak için kullanılan tekniklerden biridir. Şu anda, silisyum fotovoltaik üretiminde yüzey tekstüre teknikleri büyük ilgi görmektedir. Yüzey tekstüre etme birçok yöntemle yapılabilir. Tek kristalli silisyum substratın dağlanması, anizotropik dağlayıcılar kullanılarak yüzey üzerinde rastgele dağıtılmış kare tabanlı piramitler üretebilir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Light Trapping Properties of Pyramidally textured surfaces|yazarlar=Campbell|tarih=Feb 1987|sayı=1|sayfalar=243-249|çalışma=Journal of Applied Physics|cilt=62|doi=10.1063/1.339189}}</ref> Son araştırmalar, c-Si yonga plakaların ([[wafer]]) nano ölçekli ters piramitler oluşturmak için asitle kazınabileceğini (oyulabileceğini) göstermektedir. Çok kristalli silisyum (mc-Si) güneş hücreleri, daha düşük kristalografik kalite nedeniyle, tek kristal güneş hücrelerinden daha az etkilidir, ancak mc-Si güneş hücreleri, üretim zorluklarının daha az olması nedeniyle hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Çok kristalli (Multi Kristal) güneş hücrelerinin, izotropik aşındırma (kazıma) veya fotolitografi teknikleriyle monokristal silisyum hücrelerinki ile karşılaştırılabilir güneş enerjisi dönüşüm verimliliği sağlamak için yüzeylerinin tekstüre (dokulandırılabileceği) edilebileceği bildirilmiştir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=19.8% efficient "honeycomb" textured multicrystalline and 24.4% monocrystalline silicon solar cells|yazarlar=Zhao|tarih=May 1998|sayı=14|sayfalar=1991-1993|çalışma=Applied Physics Letters|cilt=73|doi=10.1063/1.122345}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Nanoimprint Lithography for Honeycomb Texturing of Multicrystalline Silicon|yazarlar=Hauser|tarih=2011|sayfalar=648-653|çalışma=Energy Procedia|cilt=8|doi=10.1016/j.egypro.2011.06.196}}</ref> Düz bir yüzey üzerindeki ışınların aksine, dokulu-tekstüre bir yüzeye gelen gelen ışık ışınları havaya geri yansımaz. Daha ziyade, yüzeyin geometrisi nedeniyle bazı ışık ışınları diğer yüzeye geri yansır. Bu işlem, artan ışık emilimi nedeniyle ışığı elektriğe dönüştürme verimliliğini önemli ölçüde artırır. Bu tekstürleme efekti ve ayrıca fotovoltaik güneş panelindeki diğer arayüzlerle etkileşim, zorlu bir optik simülasyon çalışmasıdır. Modelleme ve optimizasyon için özellikle verimli bir yöntem [[OPTOS formaliz]] yöntemidir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Optical simulation of photovoltaic modules with multiple textured interfaces using the matrix-based formalism OPTOS|yazarlar=Tucher|tarih=11 Temmuz 2016|sayı=14|sayfalar=A1083-A1093|çalışma=Optics Express|cilt=24|pmid=27410896|doi=10.1364/OE.24.0A1083}}</ref> 2012'de MIT'deki araştırmacılar, nano ölçekli ters piramitlerle dokulu c-Si filmlerinin, 30 kat daha kalın düzlemsel c-Si'ye kıyasla ışık emilimi sağlayabildiğini bildirdi.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Efficient Light Trapping in Inverted Nanopyramid Thin Crystalline Silicon Membranes for Solar Cell Applications|yazarlar=Mavrokefalos|tarih=June 2012|sayı=6|sayfalar=2792-2796|çalışma=Nano Letters|cilt=12|pmid=22612694|doi=10.1021/nl2045777}}</ref> Yansıma önleyici kaplama ile birlikte yüzey tekstüre tekniği, ince film silisyum güneş hücresi içindeki ışık ışınlarını etkili bir şekilde yakalayabilir. Sonuç olarak, ışık ışınlarının emilimi arttıkça güneş hücresi için gerekli kalınlık azalır.

=== Kapsülleme ===
Güneş hücreleri, hassas güneş hücre bölgelerini, çalışma sırasında veya dışarıda kullanıldığında nem, kir, buz ve diğer koşullarla temas etmeye karşı korumak için genellikle şeffaf bir polimerik reçine içinde kapsüllenir. Enkapsülantlar genellikle polivinil asetat veya camdan yapılır. Enkapsülantların çoğu yapı ve kompozisyon bakımından tekdüze olup, reçine içindeki ışığın toplam dahili yansımasından kaynaklanan ışık hapsine bağlı olarak ışık toplanmasını arttırır. Daha fazla ışık toplaması sağlamak için enkapsülantın yapılandırılmasına yönelik araştırmalar yapılmıştır. Bu tür enkapsülantlar arasında pürüzlü cam yüzeyler,<ref>{{Kitap kaynağı|başlık=2010 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference|kısım=Light management for reduction of bus bar and gridline shadowing in photovoltaic modules|sayfalar=000979|yıl=2010|isbn=978-1-4244-5890-5|doi=10.1109/PVSC.2010.5614568}}</ref> kırınım elemanları,<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://stars.library.ucf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2671&context=facultybib2010|başlık=Diffractive optical elements utilized for efficiency enhancement of photovoltaic modules|yazarlar=Mingareev|tarih=6 Haziran 2011|sayı=12|sayfalar=11397-404|çalışma=Optics Express|cilt=19|pmid=21716370|doi=10.1364/OE.19.011397|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210225140320/https://stars.library.ucf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2671&context=facultybib2010|arşivtarihi=25 Şubat 2021|ölüurl=hayır}}</ref> prizma dizileri,<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Static concentrator photovoltaic module with prism array|yazarlar=Uematsu|tarih=1 Mart 2001|sayı=1–4|sayfalar=415-423|çalışma=Solar Energy Materials and Solar Cells|seri=PVSEC 11 – PART III|cilt=67|doi=10.1016/S0927-0248(00)00310-X}}</ref> hava prizmaları,<ref name=":0">{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Increasing light capture in silicon solar cells with encapsulants incorporating air prisms to reduce metallic contact losses|yazarlar=Chen|tarih=31 Ekim 2016|sayı=22|sayfalar=A1419-A1430|çalışma=Optics Express|cilt=24|pmid=27828526|doi=10.1364/oe.24.0a1419}}</ref> v-oluklar,<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Dielectric microconcentrators for efficiency enhancement in concentrator solar cells|yazarlar=Korech|tarih=1 Ekim 2007|sayı=19|sayfalar=2789-91|çalışma=Optics Letters|cilt=32|pmid=17909574|doi=10.1364/OL.32.002789}}</ref> dağınık elemanlar ve çok yönlü dalga kılavuzu dizileri bulunmaktadır.<ref>{{Kitap kaynağı|başlık=Enhancing Solar Energy Light Capture with Multi-Directional Waveguide Lattices|tarih=3 Kasım 2013|ansiklopedi=Renewable Energy and the Environment|sayfalar=RM2D.2|isbn=978-1-55752-986-2|doi=10.1364/OSE.2013.RM2D.2}}</ref> Prizma dizileri, toplam güneş enerjisi dönüşümünde genel olarak% 5'lik bir artış göstermektedir. Dikey olarak hizalanmış geniş bant dalga kılavuzlarından oluşan diziler, kısa devre akımında % 20'ye varan bir artış sağlayan optimize edilmiş yapılarla, normal insidansta % 10'luk bir artış ve % 4'e kadar geniş açılı toplama artışı sağlar<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Polymer Encapsulants Incorporating Light-Guiding Architectures to Increase Optical Energy Conversion in Solar Cells|yazarlar=Biria|tarih=22 Aralık 2017|sayı=8|sayfalar=1705382|çalışma=Advanced Materials|cilt=30|pmid=29271510|doi=10.1002/adma.201705382}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Enhanced Wide-Angle Energy Conversion Using Structure-Tunable Waveguide Arrays as Encapsulation Materials for Silicon Solar Cells|yazarlar=Biria|sayı=2|sayfalar=1800716|çalışma=Physica Status Solidi A|yıl=2019|cilt=0|doi=10.1002/pssa.201800716}}</ref> Kızılötesi ışığı görünür ışığa dönüştüren aktif kaplamalar % 30 artış göstermiştir.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Hybrid Molecule–Nanocrystal Photon Upconversion Across the Visible and Near-Infrared|yazarlar=Huang|tarih=12 Ağustos 2015|sayı=8|sayfalar=5552-5557|çalışma=Nano Letters|cilt=15|pmid=26161875|doi=10.1021/acs.nanolett.5b02130}}</ref> Plazmonik ışık saçılımını tetikleyen nanopartikül kaplamalar, geniş açılı dönüşüm verimliliğini % 3'e kadar artırır. Metalik ön kontakları etkili bir şekilde "gizlemek" için kapsülleme malzemelerinde optik yapılar da yaratılmıştır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=All-Angle Invisibility Cloaking of Contact Fingers on Solar Cells by Refractive Free-Form Surfaces|yazarlar=Schumann|tarih=4 Temmuz 2017|sayı=17|sayfalar=1700164|çalışma=Advanced Optical Materials|cilt=5|doi=10.1002/adom.201700164}}</ref><ref>{{Akademik dergi kaynağı|başlık=Freeform surface invisibility cloaking of interconnection lines in thin-film photovoltaic modules|yazarlar=Langenhorst|tarih=1 Ağustos 2018|sayfalar=294-301|çalışma=Solar Energy Materials and Solar Cells|cilt=182|doi=10.1016/j.solmat.2018.03.034}}</ref>

== Üretim ==
[[Dosya:FX-77.JPG|küçükresim|Eski tipi güneş enerjili hesap makinesi]]
Güneş hücreleri, diğer yarı iletken cihazlarla aynı proses ve üretim tekniklerinden bazılarını paylaşır. Bununla birlikte, yarı iletken imalatının temizliği ve kalite kontrolü için katı gereklilikler, güneş pilleri için daha rahattır ve bu durum maliyetleri düşürür.

[[Polikristalin silikon|Polikristal silisyum]] yonga plakaları ([[wafer]]), blok döküm silikon külçelerin tel testereyle kesilmesiyle 180 ila 350 mikrometrelik [[wafer]] haline getirilir. Yonga Plaka (Wafer)lar genellikle hafif p-tipi katkılıdır. Plakaların ön tarafında n-tipi katkı maddelerinin bir yüzey difüzyonu gerçekleştirilir. Bu, yüzeyin birkaç yüz nanometre altında bir bağlantı noktası oluşturur.

Yansıma önleyici kaplamalar daha sonra tipik olarak güneş hücresine bağlanan ışık miktarını artırmak için uygulanır. [[Silisyum nitrür]], mükemmel yüzey pasifleştirme özellikleri nedeniyle, titanyum dioksitin yerine yavaş yavaş tercih edilmeye başlanmıştır. Bu malzeme hücre yüzeyinde taşıyıcı rekombinasyonunu (''yarı iletkende serbest elektronların deşiklerle birleşmesi'') engeller. Plazma ile güçlendirilmiş [[kimyasal buhar biriktirme]]   (PECVD) kullanılarak birkaç yüz nanometre kalınlığında bir katman uygulanır. Bazı güneş hücreleri, yansıma önleyici kaplamalar gibi [[wafer]]a ulaşan ışık miktarını artıran dokulu ön yüzeylere sahiptir. Bu tür yüzeyler önce tek kristalli silisyuma, ardından çok kristalli silisyumlara uygulanmıştır.

Arka yüzeyde tam alanlı bir metal temas alanı yapılır ve ince "parmaklardan- finger" ve daha büyük "baralardan-busbar" oluşan ızgara benzeri bir metal temas alanı, bir [[gümüş]] macun kullanılarak ön yüzeye serigrafik olarak basılır. Bu, ilk olarak [[Bayer AG]] tarafından 1981'de kayıt altına alınan bir ABD patentinde açıklanan elektrotların uygulanması için "wet" olarak adlandırılan işlemin bir evrimidir.<ref>Fitzky, Hans G. and Ebneth, Harold (24 May 1983) {{ABD patent|4385102}}, "Large-area photovoltaic cell"</ref> Arka temas  yüzeyi(Back Contact), tipik olarak alüminyum olan bir metal macunun serigrafik baskısı ile oluşturulur. Bazı tasarımlarda ızgara deseni kullanılsa da, genellikle bu temas arka kısmın tamamını kaplar. Macun daha sonra silisyumla omik temas halinde metal elektrotlar oluşturmak için birkaç yüz santigrat derecede ateşlenir. Bazı şirketler, verimliliği artırmak için ek bir galvanik kaplama adımı kullanır. Metal tema yüzeyleri yapıldıktan sonra, güneş pilleri düz teller veya metal şeritler ile birbirine bağlanır ve [[Fotovoltaik|modüller]] veya  yaygın adıyla "güneş panelleri" halinde birleştirilir. Güneş panellerinin ön tarafında bir [[Temperleme|temper]]li cam levha ve arkasında bir [[polimer]] kapsülleme malzemesi bulunur.

== Üreticiler ve sertifikasyon ==
[[Dosya:SolarCellProduction-E.PNG|küçükresim| Bölgelere göre güneşhücresi üretimi<ref name="pvnews">[http://www.greentechmedia.com/research/report/pv-news Pv News November 2012] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20150924043545/http://www.greentechmedia.com/research/report/pv-news |tarih=24 Eylül 2015 }}. Greentech Media. Retrieved 3 June 2012.</ref>]]
[[Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı]] ([[NREL]]) güneş teknolojilerini test eder ve onaylar. Üç güvenilir grup güneş enerjisi ekipmanını sertifikalandırır: [[UL Onayı|UL]] ve [[IEEE]] (ABD standartları) ve [[IEC]] (Avrupa Birliği Standartları).

Güneş hücreleri Japonya, Almanya, Çin, Tayvan, Malezya ve Amerika Birleşik Devletleri'nde hacimli olarak üretilirken, kurulu sistemlerde Avrupa, Çin, ABD ve Japonya baskındır (2013 itibarıyla% 94 veya daha fazla).<ref name="iet.jrc.ec.europa.eu">Jäger-Waldau, Arnulf (September 2013) [http://iet.jrc.ec.europa.eu/remea/pv-status-report-2013 PV Status Report 2013] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20180609195200/https://iet.jrc.ec.europa.eu/remea/pv-status-report-2013 |tarih=9 Haziran 2018 }}. European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport.</ref> Diğer ülkelerde önemli miktarda güneş hücresi üretim kapasitesi kazanmaya başlamıştır.

[[Avrupa Komisyonu|Avrupa Komisyonu'nun]] Ortak Araştırma Merkezi tarafından yayınlanan yıllık "FV Durum Raporu" na göre, güneş enerjisi yatırımlarında% 9'luk bir düşüşe rağmen, küresel PV hücre / modül üretimi 2012'de% 10 arttı. 2009 ve 2013 yılları arasında hücre üretimi dört katına çıktı.<ref name="iet.jrc.ec.europa.eu"/><ref>[http://ec.europa.eu/dgs/jrc/downloads/jrc_20130930_newsrelease_pv_status.pdf PV production grows despite a crisis-driven decline in investment] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20131225013016/http://ec.europa.eu/dgs/jrc/downloads/jrc_20130930_newsrelease_pv_status.pdf |tarih=25 Aralık 2013 }}. European Commission, Brussels, 30 September 2013</ref><ref>[http://iet.jrc.ec.europa.eu/remea/pv-status-report-2013 PV Status Report 2013 | Renewable Energy Mapping and Monitoring in Europe and Africa (REMEA)] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20180609195200/https://iet.jrc.ec.europa.eu/remea/pv-status-report-2013 |tarih=9 Haziran 2018 }}. Iet.jrc.ec.europa.eu (11 April 2014). Retrieved 20 April 2014.</ref>

=== Çin ===
2013'ten beri Çin, dünyanın önde gelen güneş fotovoltaik sistemleri (FV) kurucusudur.<ref name="iet.jrc.ec.europa.eu"/> Eylül 2018 itibarıyla, dünyadaki fotovoltaik güneş modüllerinin yüzde altmışı Çin'de üretilmiştir.<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.bbc.com/future/article/20180822-why-china-is-transforming-the-worlds-solar-energy|başlık=How China's giant solar farms are transforming world energy|erişimtarihi=24 Ekim 2019|dil=İngilizce|çalışma = [[BBC]]|arşivurl=https://web.archive.org/web/20191010102811/https://www.bbc.com/future/article/20180822-why-china-is-transforming-the-worlds-solar-energy|arşivtarihi=10 Ekim 2019|ölüurl=hayır}}</ref> Mayıs 2018 itibarıyla, dünyanın en büyük fotovoltaik tesisi Çin'deki Tengger çölünde bulunuyor.<ref name="ieefa.org">{{Web kaynağı|url=http://ieefa.org/ieefa-report-advances-in-solar-energy-accelerate-global-shift-in-electricity-generation/|başlık=IEEFA Report: Advances in Solar Energy Accelerate Global Shift in Electricity Generation|erişimtarihi=24 Ekim 2019|tarih=21 Mayıs 2018|dil=en-US|çalışma=Institute for Energy Economics & Financial Analysis|arşivurl=https://web.archive.org/web/20200607142119/https://ieefa.org/ieefa-report-advances-in-solar-energy-accelerate-global-shift-in-electricity-generation/|arşivtarihi=7 Haziran 2020|ölüurl=hayır}}</ref> 2018'de Çin, sonraki 9 ülkenin toplamından daha fazla kurulu fotovoltaik kapasite (GW cinsinden) eklemiştir.<ref name="iea-pvps.org">{{Web kaynağı |url=http://www.iea-pvps.org/fileadmin/dam/public/report/statistics/IEA-PVPS_T1_35_Snapshot2019-Report.pdf |başlık=Arşivlenmiş kopya |erişimtarihi=24 Nisan 2021 |arşivurl=https://web.archive.org/web/20191015115952/http://www.iea-pvps.org/fileadmin/dam/public/report/statistics/IEA-PVPS_T1_35_Snapshot2019-Report.pdf |arşivtarihi=15 Ekim 2019 |ölüurl=hayır}}</ref>

=== Malezya ===
2014 yılında Malezya, [[Çin]] ve [[Avrupa Birliği|Avrupa Birliği'nin]] [[Fotovoltaik|ardından dünyanın üçüncü büyük fotovoltaik]] ekipman üreticisiydi.<ref name="NYT">{{Haber kaynağı|url=https://www.nytimes.com/2014/12/12/business/energy-environment/solar-rises-in-malaysia-during-trade-wars-over-panels.html?_r=0|başlık=Solar Rises in Malaysia During Trade Wars Over Panels|tarih=12 Aralık 2014|çalışma=New York Times|erişimtarihi=24 Nisan 2021|arşivurl=https://web.archive.org/web/20210316095048/https://www.nytimes.com/2014/12/12/business/energy-environment/solar-rises-in-malaysia-during-trade-wars-over-panels.html?_r=0|arşivtarihi=16 Mart 2021|ölüurl=hayır}}</ref>

=== Amerika Birleşik Devletleri ===
ABD'de güneş enerjisi üretimi son 6 yılda ikiye katlanmıştır.<ref>{{Web kaynağı|url=https://e360.yale.edu/digest/solar-energy-capacity-in-u-s-cities-has-doubled-in-the-last-6-years|başlık=Solar Energy Capacity in U.S. Cities Has Doubled in the Last 6 Years|erişimtarihi=24 Ekim 2019|dil=en-US|çalışma=Yale E360|arşivurl=https://web.archive.org/web/20200312153146/https://e360.yale.edu/digest/solar-energy-capacity-in-u-s-cities-has-doubled-in-the-last-6-years|arşivtarihi=12 Mart 2020|ölüurl=hayır}}</ref> Bu durumu, önce kaliteli silisyumun<ref>[http://cleantechnica.com/2013/03/07/plunging-cost-of-solar-pv-graphs/ Plunging Cost Of Solar PV (Graphs)] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20131024234442/http://cleantechnica.com/2013/03/07/plunging-cost-of-solar-pv-graphs/ |tarih=24 Ekim 2013 }}. CleanTechnica (7 March 2013). Retrieved 20 April 2014.</ref><ref>[http://www.downtoearth.org.in/content/falling-silicon-prices-shakes-solar-manufacturing-industry Falling silicon prices shakes up solar manufacturing industry] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20131220202649/http://www.downtoearth.org.in/content/falling-silicon-prices-shakes-solar-manufacturing-industry |tarih=20 Aralık 2013 }}. Down To Earth (19 September 2011). Retrieved 20 April 2014.</ref><ref>{{Web kaynağı|url=https://www.statista.com/statistics/301564/us-silicon-price-by-type/|başlık=Silicon price by type U.S. 2018|erişimtarihi=24 Ekim 2019|dil=İngilizce|çalışma=Statista|arşivurl=https://web.archive.org/web/20200217022107/https://www.statista.com/statistics/301564/us-silicon-price-by-type/|arşivtarihi=17 Şubat 2020|ölüurl=hayır}}</ref> fiyatının düşmesi ve daha sonra sadece fotovoltaik güneş panellerinin (modüllerin) küresel olarak düşen maliyeti sağlamıştır.<ref name="ieefa.org"/><ref>{{Web kaynağı|url=https://news.energysage.com/solar-panel-efficiency-cost-over-time/|başlık=How Solar Panel Cost & Efficiency Change Over Time {{!}} EnergySage|erişimtarihi=24 Ekim 2019|tarih=4 Temmuz 2019|dil=en-US|çalışma=Solar News|arşivurl=https://web.archive.org/web/20190809210131/https://news.energysage.com/solar-panel-efficiency-cost-over-time/|arşivtarihi=9 Ağustos 2019|ölüurl=hayır}}</ref> 2018'de ABD,% 21'lik bir artışla 10.8GW kurulu güneş fotovoltaik enerjisi eklemiştir.<ref name="iea-pvps.org"/>

== Bertaraf ==
Güneş hücreleri zamanla bozulur ve verimliliklerini kaybeder. Çöl veya kutup gibi aşırı iklimlerdeki güneş hücreleri sırasıyla şiddetli UV ışığına ve kar yüklerine maruz kalma nedeniyle bozulmaya daha yatkındır.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://www.nrel.gov/docs/fy12osti/51664.pdf|başlık=Photovoltaic Degradation Rates – An Analytical Review|erişimtarihi=6 Mart 2019|yazarlar=Jordan|tarih=June 2012|çalışma=Progress in Photovoltaics: Research and Applications|arşivurl=https://web.archive.org/web/20190130195705/https://www.nrel.gov/docs/fy12osti/51664.pdf|arşivtarihi=30 Ocak 2019|ölüurl=hayır}}</ref> Genellikle, güneş panellerine kullanımdan kaldırılmadan önce 25-30 yıllık bir ömür verilir.<ref>[https://news.energysage.com/how-long-do-solar-panels-last/ How long do solar panels last?] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210406034532/https://news.energysage.com/how-long-do-solar-panels-last/ |tarih=6 Nisan 2021 }}. CleanTechnica (4 February 2019). Retrieved 6 March 2019.</ref>

Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı, 2016 yılında üretilen güneş paneli atığı miktarının 43.500-250.000 metrik ton olduğunu tahmin etmektedir. Bu sayının 2030 yılına kadar önemli ölçüde artacağı ve 2050'de 60-78 milyon metrik tonluk tahmini atık hacmine ulaşacağı tahmin edilmektedir.<ref>[https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2016/IRENA_IEAPVPS_End-of-Life_Solar_PV_Panels_2016.pdf End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20201216220131/https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2016/IRENA_IEAPVPS_End-of-Life_Solar_PV_Panels_2016.pdf |tarih=16 Aralık 2020 }}. International Renewable Energy Agency (June 2016). Retrieved 6 March 2019.</ref>

=== Geri dönüşüm ===
Güneş panelleri farklı yöntemlerle geri dönüştürülür. Geri dönüşüm süreci, Si modüllerini parçalamak ve çeşitli malzemeleri geri kazanmak için '''''modül geri dönüşümü, hücre geri dönüşümü ve atık işleme olmak üzere''''' üç aşamalı bir süreci, içerir. Geri kazanılan metaller ve silisyum, güneş enerjisi endüstrisinde yeniden kullanılabilir ve bugünkü gümüş (Ag) ve güneş sınıfı silisyum fiyatları üzerinden modül başına 11–12$ gelir elde edilebilir.

Bazı güneş modülleri (Örneğin: First Solar CdTe güneş modülü), kırıldığında olasılıkla toprağa sızabilecek ve çevreyi kirletebilecek kurşun ve kadmiyum gibi toksik maddeler içerir. İlk Güneş paneli geri dönüşüm tesisi 2018'de Fransa'nın Rousset şehrinde açılmıştır. Yılda 1300 ton güneş paneli atığını geri dönüştürecek ve kapasitesini 4000 tona çıkarabilecek şekilde tasarlanmıştır.<ref>If Solar Panels Are So Clean, Why Do They Produce So Much Toxic Waste?. Forbes (23 May 2018). Retrieved 6 March 2019.</ref><ref>[https://www.reuters.com/article/us-solar-recycling/europes-first-solar-panel-recycling-plant-opens-in-france-idUSKBN1JL28Z Europe's First Solar Panel Recycling Plant Opens in France] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210113054727/https://www.reuters.com/article/us-solar-recycling/europes-first-solar-panel-recycling-plant-opens-in-france-idUSKBN1JL28Z |tarih=13 Ocak 2021 }}. Reuters (25 June 2018). Retrieved 6 March 2019.</ref>
== Çalışması ==
Güneş pili en basit anlamda eskiden beri kullandığımız hesap makineları içerisinde de bulunabilen ve güneşten enerjisini elektrik enerjisine çeviren pillerdir. Düşük ve yüksek voltajlı birçok uygulama için farklı güneş pilleri elektrik ihtiyacı bulunan her alanda kullanılabilme özelliğine sahiptir.{{Kaynak belirt}}

Güneş ışığındaki [[foton]]lar, [[elektron]]ları yarı iletken metalik bir yonga plakasının bir katmanından bir diğer katmanına hareket ettiren enerjiyi sağlar. Elektronların bu hareketi bir akım yaratır.{{Kaynak belirt}}

İki tür güneş hücresi kullanılmaktadır: [[silikon]] ve [[gallium arsenid]]. Uydular gallium arsenidi kullanırlarken silikonlar ise genellikle yerküredeki uygulamalarda kullanılmaktadır.{{Kaynak belirt}}

Hücrenin üst tabakaları yansımayı önleyici kaplama ve korumalardan oluşur. Güneş hücreleri son derece kırılgan olduklarından böyle bir koruma çatlama ve kırılmaları önlemek açısından gereklidir. Aksi halde hücrenin çalışması sekteye uğrar ve bu da enerji kaybına sebep olur. Işık bu katmanlara nüfuz ettiğinde silikon veya gallium arsenid'e çarpar. P ve N tabakaları arasındaki bölümlerin farklılıkları sebebiyle güneşten gelen enerji bunlara çarptığında elektronların N tabakasından P tabakasına akışı sağlanmış olur. P ve N tabakaları arasına tel çekilmek(?) suretiyle güneş hücresi artı ve eksi kutuplara sahip bir pil halini alır ve böylelikle bir araca güç sağlamak için kullanılabilir.{{Kaynak belirt}}

Depolama özelliği gösteren araçlarda piyasada bulunabilen yerküre bazında kullanılan silikon piller kullanılır. Tek tek sayısız hücreler “Güneş Panelini” oluşturmak için bir araya getirilir. Kullanılan motora bağlı olarak bu paneller 12 ila 1000 [[volt]] arasında gerilimde ve sonsuz [[watt]]a kadar güç sağlayabilirler. Güneş ışığının yoğunluğu, havanın bulutu olması ve hava sıcaklığı güneş panelinin ürettiği gücü etkiler.{{Kaynak belirt}}

Diğer tip güneş arabalarında ise herhangi bir tip güneş hücresi kullanılabilir. Bu esneklik sebebiyle birçok güneş arabası takımı uzayda kullanılan gallium arsenid güneş hücrelerini kullanırlar. Bu piller geleneksel silikon pillere oranla genellikle daha ufak ve çok daha pahalıdırlar. Ancak bunlardan çok daha verimlidirler. Bu iki hücre arasındaki güç farkı 1000 watt a kadar çıkabilirken maliyet en az 10 kat daha fazladır.{{Kaynak belirt}}

Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren [[yarı iletken]] maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 60&nbsp;cm² ile 160&nbsp;cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4&nbsp;mm arasındadır.{{Kaynak belirt}}

Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. (Güneş pillerinin yapısı ve çalışması){{Kaynak belirt}}

Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.{{Kaynak belirt}}

Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül (güneş paneli) adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak birkaç Watt'tan megaWatt'lara kadar sistem oluşturulur.{{Kaynak belirt}}

==Güneş pillerinin yapısı==
Günümüz elektronik ürünlerinde kullanılan transistörler, doğrultucu diyotlar gibi güneş pilleri de, yarı-iletken maddelerden yapılırlar. Yarı-iletken özellik gösteren birçok madde arasında güneş pili yapmak için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi maddelerdir.{{Kaynak belirt}}

Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarı iletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır. En yaygın güneş pili maddesi olarak kullanılan silisyumdan n tipi silisyum elde etmek için silisyum eriyiğine periyodik cetvelin 5. grubundan bir element, örneğin fosfor eklenir. Silisyum'un dış yörüngesinde 4, fosforun dış yörüngesinde 5 elektron olduğu için, fosforun fazla olan tek elektronu kristal yapıya bir elektron verir. Bu nedenle V. grup elementlerine "verici" ya da "n tipi" katkı maddesi denir.{{Kaynak belirt}}

P tipi silisyum elde etmek için ise, eriyiğe 3. gruptan bir element (alüminyum, indiyum, bor gibi) eklenir. Bu elementlerin son yörüngesinde 3 elektron olduğu için kristalde bir elektron eksikliği oluşur, bu elektron yokluğuna hol ya da boşluk denir ve pozitif yük taşıdığı varsayılır. Bu tür maddelere de "p tipi" ya da "alıcı" katkı maddeleri denir.{{Kaynak belirt}}

P ya da n tipi ana malzemenin içerisine gerekli katkı maddelerinin katılması ile yarı iletken eklemler oluşturulur. N tipi yarı iletkende elektronlar, p tipi yarı iletkende holler çoğunluk taşıyıcısıdır. P ve n tipi yarı iletkenler bir araya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür. Yani p tipinde negatif enerji seviyeleri ile hol sayıları eşit, n tipinde pozitif enerji seviyeleri ile elektron sayıları eşittir. PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder. PN tipi maddenin arayüzeyinde, yani eklem bölgesinde, P bölgesi tarafında negatif, N bölgesi tarafında pozitif yük birikir. Bu eklem bölgesine "geçiş bölgesi" ya da "yükten arındırılmış bölge" denir. Bu bölgede oluşan elektrik alan "yapısal elektrik alan" olarak adlandırılır. Yarı iletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır.{{Kaynak belirt}}

[[Yarı iletken]]ler, bir yasak enerji aralığı tarafından ayrılan iki enerji bandından oluşur. Bu bandlar valans bandı ve iletkenlik bandı adını alırlar. Bu yasak enerji aralığına eşit veya daha büyük enerjili bir foton, yarı iletken tarafından soğurulduğu zaman, enerjisini valans banddaki bir elektrona vererek, elektronun iletkenlik bandına çıkmasını sağlar. Böylece, elektron-hol çifti oluşur. Bu olay, pn eklem güneş pilinin arayüzeyinde meydana gelmiş ise elektron-hol çiftleri buradaki elektrik alan tarafından birbirlerinden ayrılır. Bu şekilde güneş pili, elektronları n bölgesine, holleri de p bölgesine iten bir pompa gibi çalışır. Birbirlerinden ayrılan elektron-hol çiftleri, güneş pilinin uçlarında yararlı bir güç çıkışı oluştururlar. Bu süreç yeniden bir fotonun pil yüzeyine çarpmasıyla aynı şekilde devam eder. Yarı iletkenin iç kısımlarında da, gelen fotonlar tarafından elektron-hol çiftleri oluşturulmaktadır. Fakat gerekli elektrik alan olmadığı için tekrar birleşerek kaybolmaktadırlar.{{Kaynak belirt}}

Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır:

Kristal Silisyum: Önce büyütülüp daha sonra 200 mikron kalınlıkta ince tabakalar halinde dilimlenen [[Monokristalin Silikon|Tekkristal Silisyum]] bloklardan üretilen güneş pillerinde laboratuvar şartlarında %24, ticari modüllerde ise %15'in üzerinde verim elde edilmektedir. Dökme silisyum bloklardan dilimlenerek elde edilen [[Polikristalin silikon|Çokkristal Silisyum]] güneş pilleri ise daha ucuza üretilmekte, ancak verim de daha düşük olmaktadır. Verim, laboratuvar şartlarında %18, ticari modüllerde ise %14 civarındadır.{{Kaynak belirt}}

Galyum Arsenit (GaAs): Bu malzemeyle laboratuvar şartlarında %25 ve %28 (optik yoğunlaştırıcılı) verim elde edilmektedir. Diğer yarı iletkenlerle birlikte oluşturulan çok eklemli GaAs pillerde %30 verim elde edilmiştir. GaAs güneş pilleri uzay uygulamalarında ve optik yoğunlaştırıcılı sistemlerde kullanılmaktadır.{{Kaynak belirt}}

==Kaynakça==
;Özel
{{Kaynakça}}

== Dış bağlantılar ==
* [https://web.archive.org/web/20060111050528/http://www.epdk.org.tr/mevzuat/diger/yenilenebilir/yenilenebilir.doc Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun] (Kanun No. 5346 Kabul Tarihi: 10.5.2005) 
* [https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells/ NASA'nın Fotovoltaik Bilgileri] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20190507185543/https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells/ |tarih=7 Mayıs 2019 }}
* [https://books.google.com/books?id=4OIDAAAAMBAJ&pg=-PA112 "Işık Hücresi Tarafından Üretilen Güneşten Elektrik Enerjisi" ''Popular Mechanics'', Temmuz 1931] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210305031648/https://books.google.com/books?id=4OIDAAAAMBAJ&pg=-PA112 |tarih=5 Mart 2021 }} tarihli güneş pilleri üzerine çeşitli 1930 araştırmaları üzerine makale
* Wong, LH; Zakutayev, A .; Majör, JD; Hao, X .; Walsh, A .; Todorov, TK; Saucedo, E. (2019). "Ortaya çıkan inorganik güneş pili verimlilik tabloları (Sürüm 1)". ''Journal of Physics: Energy'' . Kabul Görmüş Makale. doi: [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/ab2338 10.1088 / 2515-7655 / ab2338] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210324135701/https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/ab2338 |tarih=24 Mart 2021 }} [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/ab2338] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20210324135701/https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/ab2338 |tarih=24 Mart 2021 }}

{{Fotovoltaik}}
{{Elektrokimyasal hücreler}}
{{Otorite kontrolü}}

[[Kategori:Fiziksel kimya]]
[[Kategori:Güneş pilleri]]
[[Kategori:Yarı iletken aygıtlar]]
[[Kategori:Enerji dönüşümü]]
[[Kategori:Güneş Hücresi]]