肖克利-奎伊瑟極限

在物理學中 ， 肖克利 - 奎伊瑟極限 （ 亦稱細緻平衡極限 、 精細平衡轉換效率極限或SQ極限 ， 或物理學名詞輻射效率極限 ） 太陽能電池使用單PN結從電池中收集能量的理論最大效率 ， 其中唯一的損失機制是太陽能電池中的輻射覆合 。 它是由威廉 · 肖克利和Hans - Joachim Queisser於1961年在肖克利半導體實驗室首次計算出來的 ， 結果是 1.1 eV時最高效率爲30 % 。 此極限是利用光伏電池生產太陽能最基本的原理之一 ， 並被認爲是該領域最重要的貢獻之一 。 最初的計算使用6000K黑體光譜作爲太陽光譜的近似值 ， 隨後的計算使用了測量的全球太陽光譜AM 1.5 ， 幷包括一個背面反射鏡 ， 它將帶隙爲 1.34 eV的單結太陽能電池的最大太陽轉換效率提高到 33.16 % ， 也就是說 ， 所有落在理想太陽能電池上的陽光 （ 約1000 W / 2 ） 的能量中 ， 只有 33.7 % 能夠轉化爲電能 ( 337 W / 2 ) 。 最流行的太陽能電池材料硅的帶隙爲 1.1 eV ， 效率最高可達32 % 左右 。 現代商用單晶太陽能電池的轉換效率約爲24 % ， 這種損耗很大程度上是由於實際需要 ， 比如電池正面的反射和電池表面細線的光阻塞 。 肖克利 - 奎伊瑟極限僅適用於單PN結的傳統太陽能電池 ， 多層太陽能電池可以 （ 而且確實 ） 超越這一極限 ， 太陽能熱和某些其他太陽能系統也可以 。 在極端極限下 ， 對於具有無限層數的多結太陽能電池 ， 正常日照時的極限爲 68.7 % ， 聚光日照時的極限爲 86.8 % （ 參見光電轉換效率 ） 。