Uvod v vrste fleksibilnih sončnih celic

Amorfni silicij
Debelina fleksibilnih baterij iz amorfnega silicija (a-Si) je 1/300 debeline baterij iz kristalnega silicija, kar lahko dodatno zniža stroške surovin. Preboj v fleksibilnih baterijah iz amorfnega silicija je bila leta 1997 predlagana struktura akumulatorja s trojnim priključkom, ki je izboljšala učinkovitost pretvorbe in stabilnost ter dosegla stabilno učinkovitost pretvorbe od 8,0 do 8,5 odstotka.
Če za primer vzamemo fleksibilno baterijo iz amorfnega silicija podjetja United Solar Ovonic Company v Združenih državah, struktura baterije s trojnim spojnim skladom iz amorfnega silicija vključuje tri plasti absorpcijskih plasti pn spoja z različnimi pasovnimi vrzelmi. Zgornja baterija za absorbcijo modre svetlobe uporablja amorfni silicij a-Si s pasovno vrzeljo 1,8 eV. Vmesna baterija uporablja silicijevo germanijevo zlitino a-SiGe s pasovno vrzeljo 1,6 eV, ki absorbira zeleno svetlobo in ima vsebnost Ge od 10 do 15 odstotkov. Silicijeva germanijeva zlitina a-SiGe z 1,4 eV pasovno vrzeljo za spodnjo baterijo absorbira 40 do 50 odstotkov rdeče in infrardeče svetlobe z visoko vsebnostjo Ge. Ko sončna svetloba zaporedno preide skozi tri plasti polprevodniške absorpcijske plasti, še vedno ostane del svetlobe, ki ni bil absorbiran. Potem ko se odbije od zadnje refleksijske plasti Al/ZnO, se vrne v tri plasti polprevodniške absorpcijske plasti in je podvržen drugemu absorpcijskemu procesu. Zadnji odbojni sloj ima vlogo lovljenja svetlobe. Na ta način lahko fleksibilne baterije iz amorfnega silicija učinkoviteje absorbirajo vhodno in odhajajočo svetlobo, izboljšajo učinkovitost pretvorbe in izhodno moč ter dosežejo boljše delovanje v pogojih nizke vpadne in razpršene svetlobe.
Od leta 2016 je samo Xunli Solar na Kitajskem proizvajal fleksibilne tankoslojne baterije in komponente iz amorfnega silicija z učinkovitostjo pretvorbe 8-10 odstotkov in skupno debelino le 1,5 mm. Pri aplikacijah izdelkov poleg fleksibilnih tankoslojnih komponent, ki se zvijajo v zvitek, obstajajo tudi zložljivi paketi za polnjenje, ki širijo uporabo fleksibilnega amorfnega silicija.
Baker indij galij selen
Sredi-1970 prejšnjega stoletja so ljudje začeli preučevati tankoslojne baterije iz bakra, indija, galija in selena (CIGS). Tanke plasti CIGS spadajo med kristale halkopirita z nastavljivimi pasovnimi vrzelmi. Zaradi zahteve sončnih celic za pasovno vrzel od 1 do 1,7 eV je mogoče pasovno vrzel CIGS po potrebi prilagoditi s spreminjanjem vsebnosti kationov skupine III In, Ga, Al in anionov skupine VI Se, S. Primerjava za amorfni silicij ima kristal CIGS manj notranjih napak, bolj stabilno delovanje in življenjsko dobo modula do 25 let. Med uporabo modula lahko gibanje bakrovih ionov popravi napake, zato se bo zmogljivost modula še naprej izboljševala, kar je v nasprotju s fotoinduciranim učinkom razpadanja ali SW učinkom (Staebler Wronskieflect) amorfnega silicija.
Organsko
V organskih fotovoltaičnih (OPV) sončnih celicah je absorbcijski medij organskih polprevodnikov običajno sestavljen iz mešanice donorskih in akceptorskih materialov. Donorski materiali dobro dajejo elektrone, absorbirajo luknje in imajo po mešanju pozitiven naboj. Konjugirani polimeri so tipični donorski materiali. Akceptorski material dobro absorbira elektrone in ustvarja luknje ter ima po mešanju negativen naboj. Fuleren (C60) je tipičen akceptorski material.
Ekscitoni so vezani pari elektronskih lukenj, ki so stimulirani kvazi delci. Po stimulaciji se elektroni in luknje ločijo, vendar se pari elektronskih lukenj še vedno privlačijo zaradi elektrostatične Coulombove sile, ki je ni mogoče popolnoma ločiti zaradi Coulombove vezave, pri čemer nastanejo ekscitoni. Obstajata dve vrsti ekscitonov, vati
Wannier Mottexcition in Frenkelov eksciton. Ekscitoni modela Varni obstajajo v kristalnih silicijevih polprevodnikih, kjer elektroni, vzbujeni v prevodni pas, in luknje v valenčnem pasu tvorijo vezana stanja s šibko Coulombovo silo približno {{0}},01 eV. Frenkelovi ekscitoni obstajajo v donorskih materialih v organskih medijih in Coulombova sila med njimi je močna, okoli 0,3 eV