مقاله جامع آشنایی با انواع سلول خورشیدی

در دنیای امروز، انرژی تجدیدپذیر به‌ عنوان یکی از راه‌ حل‌های مهم برای مقابله با چالش ‌های زیست ‌محیطی و کاهش وابستگی به سوخت‌ های فسیلی مطرح است. در این میان، انرژی خورشیدی به ‌عنوان یکی از پاک‌ترین و پرکاربردترین منابع انرژی تجدیدپذیر شناخته می‌شود. سلول ‌های خورشیدی، که قلب و مغز این فناوری به ‌شمار می‌روند، نقش محوری در تبدیل انرژی خورشیدی به برق ایفا می‌کنند. تاریخچه توسعه انواع سلول ‌های خورشیدی به اوایل قرن بیستم باز می‌‌گردد. در سال ۱۸۳۹، فیزیکدان فرانسوی، ادموند بکرل، پدیده فتوولتائیک را کشف کرد که پایه و اساس عملکرد سلول‌ خورشیدی است. از آن زمان تاکنون، انواع مختلفی از سلول ‌های خورشیدی طراحی و توسعه یافته‌اند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

سلول‌ های خورشیدی را می‌توان در سه نسل طبقه‌بندی کرد که هر نسل ویژگی‌های منحصر به خود را دارد. نسل اول، سلول‌ های خورشیدی بر مبنای ویفر شامل سلول­ های سیلیکونی تک­ کریستال، چند‌­کریستال و گالیوم آرسناید است. سلول­ های سیلیکونی از جمله رایج‌ترین و پرکاربردترین انواع سلول‌­های خورشیدی به ‌شمار می‌روند. بازده این سلول­‌ها از نظر تئوری ۲۹ درصد است که در مقیاس صنعتی تا حدود ۲۵ درصد می‌رسد، اما هزینه‌ تولید آنها نیز بالاست. نسل دوم، سلول‌ های خورشیدی لایه نازک هستند که با استفاده از مواد نیمه ‌هادی نازک مانند سیلیکون آمورف، کادمیوم تلوراید و مس ایندیوم گالیوم سلنید ساخته می‌شوند. این سلول ‌ها در مقایسه با سلول های سیلیکونی، بازده کمتری دارند اما هزینه‌ تولید آنها پایین‌تر است.

نسل سوم سلول‌های خورشیدی شامل سلول‌های ارگانیک و پروسکایتی و موارد متعدد دیگر معرفی شده‌اند که با بهبود بازده و کاهش هزینه‌ها در حال توسعه هستند. سلول‌ های خورشیدی ارگانیک از مواد آلی و پلیمرها ساخته می‌شوند و هرچند بازده آن‌ها پایین‌تر است، اما انعطاف‌پذیری و سبکی آنها مزیت‌های قابل ‌توجهی برای برخی کاربردها به ‌شمار می‌روند. سلول ‌های خورشیدی پروسکایتی در سال‌های اخیر به ‌عنوان یک گزینه امیدوارکننده معرفی شده‌اند. این سلول‌ها از مواد پروسکایتی با ساختار کریستالی خاص ساخته می‌شوند. همچنین، هزینه‌ تولید آنها نسبتاً پایین است که این گروه را به یک گزینه جذاب برای کاربردهای گسترده تبدیل کرده است.

در این مقاله، به بررسی انواع مختلف سلول‌ خورشیدی و ویژگی‌های هر یک خواهیم پرداخت. همچنین، به مزایا و چالش‌های توسعه هر نوع سلول خورشیدی اشاره خواهیم کرد. این بررسی جامع می‌تواند به درک بهتر پتانسیل و آینده انرژی خورشیدی کمک کند. پس اگر می خواهید بدانید انواع سلول خورشیدی چگونه ساخته می شود، در این مقاله با ما همراه باشید.

نسل اول: سلول‌ های خورشیدی بر پایه ویفر

سلول‌ های خورشیدی مبتنی بر ویفر سیلیکونی، اولین نسل از فناوری فتوولتائیک بودند که با استفاده از اطلاعات پردازش و مواد خام ارائه شده توسط صنعت میکروالکترونیک وارد بازار شدند. سلول‌ های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون، اکنون بیش از ۸۰% از ظرفیت نصب شده جهانی را تشکیل می‌دهند و سهم بزرگی از بازار را در اختیار دارند. به دلیل بازده نسبتاً بالای آنها، این سلول‌ها رایج‌ترین سلول‌ های مورد استفاده به شمار می‌روند.
به طور کلی، نسل اول سلول‌ های فتوولتائیک شامل مواد مبتنی بر لایه ‌های ضخیم کریستالی متشکل از سیلیکون Si است. این نسل بر پایه سیلیکون مونوکریستال، پلی کریستال (چند کریستال)، و همچنین گالیم-آرسناید است.

ویژگی سلول های فتوولتائیک نسل اول

• سلول های خورشیدی با پایه سیلیکون تک کریستالی (m-si)

راندمان: ۱۵% الی ۲۴%
طول عمر: ۲۵ سال
مزایا: ثبات، عملکرد بالا، عمر طولانی
محدودیت‌ها: هزینه ساخت بالا، حساسیت دمایی بیشتر، مشکلات جذب نور، از دست دادن کیفیت مواد به مرور زمان

• سلول های خورشیدی با پایه سیلیکون پلی کریستالی (p-si)

راندمان: ۱۰% الی ۱۸%
طول عمر: ۱۴ سال
مزایا: روش تولید ساده، حاشیه سود بالا، کاهش ضایعات سیلیکون، جذب بالاتر در مقایسه با پلی کریستال
محدودیت‌ها: راندمان کمتر، حساسیت دمایی بالاتر

• سلول های خورشیدی مبتنی بر GaAs

           راندمان: ۲۸% الی ۳۲%      
           طول عمر: ۱۸ سال
           مزایا: پایداری بالا، حساسیت دمایی کمتر، جذب نور بهتر از m-si، راندمان بالا
​           محدودیت‌ها: فوق العاده گران قیمت است

روش کلی ساخت سلول خورشیدی نسل اول

همانطور که در مقاله ساختار سلول خورشیدی گفتیم، نسل اول سلول ‌های فتوولتائیک، مبتنی بر اتصال لایه‌های p-n و عمدتاً با پایه ویفر مونوکریستال یا چندکریستال هستند. در این بخش به این سوال به صورت دقیق و با جزییات پاسخ می‌دهیم که سلول خورشیدی چگونه ساخته می‌شود؟ روش ساخت سلول خورشیدی سیلیکونی مونوکریستال، شامل رشد بلورهای منظمی از دانه‌های سیلیکونی تک کریستال کوچک و در نتیجه تشکیل شمش‌های سیلیکونی است که این کار با استفاده از فرآیند Czochralski انجام می‌شود.

برش این شمش‌ها برای ایجاد ویفرهای سیلیکونی مونوکریستال با ضخامتی در حدود کمتر از ۱۸۰ میکرون و درنهایت تولید سلول با استفاده از این ویفرهای بسیار نازک، مراحل بعدی تولید سلول خورشیدی سیلیکونی مونوکریستال را تشکیل می‌دهند. مواد مونوکریستال به دلیل کارایی بالاتر در مقایسه با مواد چند کریستالی، به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار می‌گیرند. چالش‌‌های کلیدی تکنولوژیکی مرتبط با سیلیکون مونوکریستال شامل الزامات سختگیرانه برای خلوص مواد، مصرف بالای مواد اولیه در طول تولید سلول، فرآیندهای پیچیده تولید و اندازه‌های محدود پنل خورشیدی متشکل از این سلول‌ها است.

تصویر زیر در بخش (a) فرآیند Czochralski برای ساخت شمش های مونوکریستال و در قسمت (b) فرآیند انجماد جهت‌دار برای تولید شمش‌های چندکریستالی را نشان می‌دهد.

همانطور که در تصویر فوق می‌بینید، شمش های سیلیکون چند‌بلوری (پلی کریستال) از طریق ذوب سیلیکون با خلوص بالا و بلوری کردن یا همان کریستالیزاسیون آن در یک بوته بزرگ به روش انجماد جهت‌دار تولید می‌شوند. در این فرآیند دانه کریستال مرجع برای جهت‌گیری و تشکیل کریستال - که در فرآیند Czochralski وجود داشت - وجود ندارد! در نتیجه، کریستال‌های متعدد سیلیکونی با جهت‌گیری‌های مختلف تولید می‌شوند.

در تولید سلول‌ های خورشیدی بلوری، حداقل شش مرحله متوالی باید انجام شود. این مراحل شامل دوپینگ یا تزریق ناخالصی برای ایجاد نیمه هادی P-Type یا N-Type، دیفیوژن، حذف اکسید، زبرسازی بافت سطحی سلول برای کاهش بازتاب نور از آن، پوشش ضدانعکاس، قراردادن باس بار و فینگرها برای جمع آوری جریان و ... است.

تاکنون یکی از مواد پایه پرکاربرد برای تولید لایه نیمه‌هادی درون سلول، پلی سیلیکون نوع P دوپینگ شده با عنصر بور بوده است. اما امروزه پلی سیلیکون نوع N دوپینگ شده با عنصر فسفر برای ساخت سلول‌ های خورشیدی با بازده بالاتر استفاده می‌شوند و رایج‌تر هستند؛ اما با چالش‌های فنی بیشتری در مقایسه با تولید لایه پلی سیلیکون نوع p، مانند دستیابی به دوپینگ یکنواخت در طول بلوک سیلیکون، رو به رو هستند.

در پایان فرآیند تولید Solar Cell، بازده سلول و سایر پارامترهای آن اندازه‌گیری می‌شوند. بازده سلول‌ های فتوولتائیک، به کیفیت مواد مورد استفاده و دقت در فرآیندهای ساخت آنها وابسته است. حداکثر بازده تئوری برای سلول‌ های خورشیدی نسل اول حدود ۲۹.۴% برآورد شده و دستیابی به راندمان نسبتاً نزدیک به این عدد، در حدود دو دهه پیش اتفاق افتاده است.

درخصوص سلول ‌های خورشیدی سیلیکونی، بازده آنها از ۶% در سال های ابتدایی ظهور و اکتشاف تا رکورد کنونی برابر با ۲۶.۱%، به میزان ۲۰.۱% افزایش یافته است. پیشرفت‌های مهم در تولید این سلول‌ها شامل معرفی تکنولوژی TOPCon برای کاهش نرخ بازترکیب و تسهیل انتقال بار در سطح پشتی سلول و همچنین تکنولوژی HJT برای افزایش جذب نور و کاهش نرخ بازترکیب است.

بیشتر بخوانید: ۶ نکته طلایی درباره سلول های خورشیدی سیلیکونی مونوکریستال

نسل دوم: سلول‌ خورشیدی لایه نازک

سلول‌ های فتوولتائیک فیلم نازک از مواد نیمه‌ هادی نازک مانند سیلیکون آمورف، کادمیوم تلوراید (CdTe) و مس ایندیوم گالیوم سلنید  (CIGS)ساخته شده‌اند تا جایگزین ارزان‌تری برای سلول ‌های سیلیکون بلوری باشند. سلول ‌های خورشیدی نازک خواص مکانیکی بهبودیافته‌ای را که برای کاربردهای انعطاف‌پذیر ایده‌آل هستند، ارائه می‌دهند؛ اما این امر با مساله کاهش بازده همراه است. در حالی که نسل اول سلول ‌های خورشیدی نمونه‌ای مشتق شده از دنیای میکروالکترونیک است، تکامل فیلم‌ های نازک نیازمند روش‌های جدید رشد از جمله ورود به سایر حوزه‌ها از جمله الکتروشیمی است.

ویژگی سلول‌های فتوولتائیک نسل دوم

• سلول‌ های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون آمورف (a-si)

            بازده: %۵ الی ۱۲%؛
            طول عمر: ۱۵ سال؛
            مزایا: ارزان‌، مواد اولیه در دسترس و فراوان، غیر سمی، ضریب جذب بالا؛
            محدودیت‌ها: بازده پایین‌، دشواری در انتخاب مواد دوپینگ، طول عمر پایین حامل اقلیت

آخرین نوع سلول‌های طبقه‌بندی ‌شده به عنوان نسل دوم، سلول‌هایی هستند که از سیلیکون آمورف استفاده می‌کنند. سلول های خورشیدی سیلیکون آمورف (a-Si) به طور قابل توجهی رایج‌ترین فناوری نسل فیلم نازک هستند. برخی از انواع سیلیکون آمورف (a-Si) شامل کربید سیلیکون آمورف (a-SiC)، سیلیکون-ژرمانیوم آمورف (a-SiGe)، سیلیکون میکروکریستالی (μ-Si) و نیترید سیلیکون آمورف (a-SiN) هستند. در این تکنولوژی برای دوپینگ لایه‌ها، هیدروژن مورد نیاز است، که منجر به تولید سیلیکون آمورف هیدروژن‌دار (a-Si:H) می‌شود. به طور معمول از تکنیک رسوب فاز گازی برای تشکیل سلول‌های فتوولتائیک a-Si با فلز یا گاز به عنوان ماده پایه استفاده می‌شود.

• سلول ‌های خورشیدی مبتنی بر کادمیوم تلوراید/کادمیوم سولفید (CdTe/CdS)

            بازده: ۱۶ الی ۲۲%؛
            طول عمر: ۲۰ سال؛
            مزایا: نرخ جذب بالا، مقدار کمتر ماده مورد نیاز برای تولید؛
            محدودیت‌ها: بازده پایین‌، کادمیوم بسیار سمی، مقدار Te محدود، حساسیت بیشتر به دما؛

سلول های خورشیدی مبتنی بر CdTe نیز جزء سلول ‌های فتوولتائیک نسل دوم به شمار می‌روند. به دلیل بازده طیفی بالای آن، ضخامت لایه جذب‌کننده می‌تواند بدون افت قابل توجه در راندمان، به حدود ۱ میکرومتر کاهش یابد، هرچند که این فرآیند زمانبر خواهد بود. این سلول‌های فوق ‌نازک - به دلیل وزن کمتر آنها - به ویژه برای کاربردهای انعطاف‌پذیر مثل فتوولتائیک یکپارچه با ساختمان (BIPV) بسیار جذاب هستند. یکی دیگر از ویژگی های سلول های فتوولتائیک CdTe شفافیت آنهاست. شفافیت این سلول‌ها از حدود ۱۰% تا ۵۰% متغیر است، هرچند که افزایش شفافیت، باعث کاهش بازده می‌شود. با این حال، پنل ‌های خورشیدی شفاف می‌توانند به جای شیشه پنجره در ساختمان‌ها جایگزین شوند و نه تنها بخشی از برق مورد نیاز ساختمان را تولید کنند، بلکه به کاهش صدا و عایق‌بندی حرارتی نیز کمک کنند، زیرا اکثر سلول ها در شیشه دوجداره قرار می‌گیرند.

• سلول‌ های خورشیدی مبتنی بر مس اندیوم گالیوم سلنید (CIGS)

            بازده: ۱۹% الی ۲۳%؛
            طول عمر: ۱۲ سال؛
            مزایا: مقدار کمتر ماده مورد نیاز برای تولید؛
            محدودیت‌ها: بسیار گران ‌قیمت، پایدار نیست، حساسیت بیشتر به دما، بسیار غیرقابل اعتماد؛

در دنیای تولید سلول خورشیدی، یک جنبه کلیدی که نیاز به بهبود داشت، کاهش وابستگی شدید به منابع مواد نیمه ‌هادی بود. این مساله، نیرو محرکه‌ای بود که به ظهور نسل دوم سلول‌ های فتوولتائیک فیلم نازک از جمله CIGS منجر شد. از نظر بازده، رکورد این سلول‌ها ۲۳.۴% بوده که با بهترین بازده سلول ‌های سیلیکونی قابل مقایسه است. اگرچه بازده سلول‌ های خورشیدی CIGS در محیط تحقیقاتی بسیار امیدوارکننده است، اما باید توجه داشت که این بازده لزوماً به معنی بازده قابل دستیابی در مقیاس صنعتی نیست.

این تفاوت را می‌توان ناشی از چالش‌های فرآیندهای مقیاس بزرگ دانست. با این حال، واقعیت این است که امروزه بازده ماژول ‌های CIGS در صنعت به حدود ۲۰% رسیده است. این دستاورد شگفت‌انگیز نشان می‌دهد که صنعت توانسته است به تدریج موانع مقیاس‌پذیری را پشت سر بگذارد. به طوری که در سال‌های اخیر، شاهد افزایش چشمگیری در بازده این سلول‌ها بوده‌ایم و انتظار می‌رود که این روند بهبود همچنان ادامه یابد. این پیشرفت‌ها امیدوارکننده است و نشان می‌دهد که سلول‌های خورشیدی CIGS می‌توانند به یک گزینه جذاب و رقابتی در صنعت انرژی خورشیدی تبدیل شوند.

بیشتر بخوانید: مروری بر نسل دوم سلول های خورشیدی، فناوری لایه نازک

نسل سوم: سلول خورشیدی نوع تاندم، پروسکایت، سنتز شده با رنگ، ارگانیک و مفاهیم نوظهور

نسل سوم سلول ‌های خورشیدی (شامل سلول ‌های tandem، پروسکایتی، حساس شده با رنگ، آلی و مفاهیم نوظهور) طیف گسترده‌ای از رویکردها را - از سیستم‌های ارزان با بازده پایین (سلول‌های حساس به رنگ و آلی) تا سیستم‌های گران‌قیمت با بازده بالا (سلول های مولتی جانکشن III-V) - برای کاربردهای ساختمانی تا کاربردهای فضایی نمایان می‌سازند. سلول ‌های فتوولتائیک نسل سوم گاهی اوقات به دلیل نفوذ ضعیف آنها در بازار، با عنوان "مفاهیم نوظهور" شناخته می‌شوند؛ اگرچه برخی از این‌ انواع سلول خورشیدی بیش از ۲۵ سال است که مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. پیشرفته‌ترین مطالعات در زمینه فناوری تولید و بهبود بازده، اکنون متمرکز بر سلول ‌های خورشیدی نسل سوم است. یکی از روش‌های فعلی برای افزایش بازده سلول ‌های فتوولتائیک، ایجاد سطوح انرژی اضافی در شکاف انرژی نیمه ‌هادی (IPV) و استفاده فزاینده از کاشت یونی در فرآیند تولید است. سایر سلول‌ های نوآورانه نسل سوم که فناوری‌های تجاری کم‌ تر شناخته شده "نوظهور" هستند عبارتند از:

- سلول فتوولتائیک مواد آلی یا ارگانیک (OSC)

- سلول فتوولتائیک پروسکایت (PSC)

- سلول فتوولتائیک حساس شده با رنگ (DSSC)

- سلول فتوولتائیک چنداتصالی (Multi-junction)

- سلول فتوولتائیک نقطه کوانتومی (QD)

- سلول فتوولتائیک CPV

• سلول‌ خورشیدی ارگانیک

            راندمان: ۱۹.۲%؛
            مزایا: هزینه پردازش کم، وزن سبک، انعطاف‌پذیری، پایداری حرارتی؛
            محدودیت‌ها: راندمان پایین؛

سلول‌های خورشیدی آلی (OSCs) به جای استفاده از مواد معدنی مثل سیلیکون، از مواد آلی و کربن‌دار ساخته می‌شوند. در این سلول‌ها، از پلیمرهای رسانا و مولکول‌های آلی به عنوان مواد فعال استفاده می‌شود. این مواد نور خورشید را جذب کرده و الکترون آزاد‌ تولید می‌کنند. این نوع سلول‌ها نوید امیدوارکننده‌ای برای آینده انرژی خورشیدی هستند. این فناوری نوآورانه، از مزایای منحصربه ‌فرد نیمه‌هادی‌های آلی بهره می ‌برد. وزن سبک، هزینه‌های ساخت پایین، انعطاف‌پذیری، نیمه‌ شفافیت و قابلیت استفاده از پردازش roll-to-roll در مقیاس بزرگ، این سلول‌ها را به گزینه‌ای جذاب برای کاربردهای متنوع انرژی خورشیدی تبدیل می‌کند. این ویژگی‌ها امکان استفاده از OSCs را در طیف گسترده‌ای از برنامه ‌ها فراهم می‌سازد - از پوشش ‌خورشیدی ساختمان ‌ها گرفته تا دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل. این تنوع کاربرد، نشان‌دهنده پتانسیل بالقوه این فناوری در انقلاب انرژی پاک است.

با پیشرفت مداوم در بازده و پایداری OSCs، این سلول ‌های خورشیدی آلی می‌توانند به یک جایگزین مقرون ‌به‌ صرفه و کارآمد برای فناوری ‌های سنتی انرژی خورشیدی تبدیل شوند. آینده روشن این فناوری نوید دستیابی به آینده‌ای پایدارتر و سبزتر را می‌دهد. به طور مثال، سلول‌ های خورشیدی آلی که تابش نزدیک به مادون قرمز (NIR) را جذب می‌کنند، در سراسر جهان مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. سلول ‌های خورشیدی آلی جذب‌کننده NIR توجه‌ها را به خود به عنوان تجهیزات پیشرفته در دستگاه‌های اپتوالکترونیکی نسل بعدی - مانند سلول ‌های خورشیدی نیمه ‌شفاف و آشکارسازهای NIR - به دلیل پتانسیل آن‌ها برای کاربردهای صنعتی جلب کرده‌اند. با پیشرفت تحقیقات در این زمینه، بازده تبدیل انرژی این سلول‌ها نیز رو به افزایش است. بنابراین سلول‌‌های خورشیدی ارگانیک یک گزینه جذاب برای تولید برق خورشیدی در آینده خواهند بود.

• سلول‌ خورشیدی پروسکایت؛ نوآوری انقلابی در انرژی خورشیدی

              راندمان: ۲۶%؛
              مزایا: ساختار کم هزینه و ساده، وزن سبک، انعطاف‌پذیری، راندمان بالا، هزینه ساخت کم؛
              محدودیت‌ها: ناپایدار؛

سلول‌های خورشیدی پروسکایت (PSCs) نمایانگر یک مفهوم انقلابی جدید در عرصه فتوولتائیک هستند. این فناوری بر پایه پروسکایت‌ های هالید فلزی (MHPs) استوار است، مانند یدید متیل آمونیوم و یدید سرب فرمامیدین (MAPbI3 یا FAPbI3). به عبارت ساده‌تر این نوع سلول ‌های خورشیدی، از مواد پروسکایتی به عنوان ماده فعال استفاده می‌کنند. مواد پروسکایتی ترکیبات کریستالی با ساختار مکعبی هستند که می‌توانند نور را به خوبی جذب و الکترون ‌های آزاد تولید کنند.

این ترکیب منحصربه‌فرد از ویژگی‌ها، PSCs را به یک گزینه بسیار جذاب در عرصه انرژی خورشیدی تبدیل کرده است. با پیشرفت مداوم در بازده و پایداری این سلول ها، انتظار می‌رود که آنها به زودی به یک جایگزین مقرون ‌به ‌صرفه و کارآمد برای فناوری‌های سنتی انرژی خورشیدی تبدیل شوند.

• سلول‌های فتوولتائیک حساس به رنگ

               راندمان: ۶% الی ۱۳%؛
               مزایا: هزینه کمتر، عملکرد مناسب در نور کم و محدوده زاویه گسترده‌تر، دمای عملکرد پایین‌تر، استحکام و طول عمر بیشتر؛
               محدودیت‌ها: مشکلات پایداری دما، دارای مواد سمی و فرار؛

این نوع سلول ‌های خورشیدی یک فناوری نوآورانه و جالب در زمینه انرژی خورشیدی هستند. ایده اصلی آنها الهام گرفته از فرآیند فتوسنتز در گیاهان است. در واقع سلول ‌های خورشیدی حساس شده با رنگ (DSSCs) یکی از بهترین مواد نانوتکنولوژی برای استحصال انرژی در فناوری ‌های فتوولتائیک هستند. به عبارتی دیگر در این سلول‌ ها، به جای استفاده از مواد نیمه ‌هادی معمولی مانند سیلیکون، از یک ماده نیمه‌ هادی متخلخل (معمولاً دی اکسید تیتانیوم) استفاده می‌شود. روی این ماده نیمه ‌هادی، یک لایه نازک از رنگ‌ های طبیعی یا مصنوعی پوشانده می‌شود.

این رنگ‌ها وظیفه جذب نور خورشید و تولید الکترون‌های آزاد را بر عهده دارند. الکترون‌های آزاد شده توسط لایه نیمه ‌هادی جمع‌آوری و به سمت الکترودها هدایت می‌شوند. مزیت اصلی این سلول‌‌ها در مقایسه با سلول‌ های خورشیدی سیلیکونی، هزینه ساخت پایین‌تر و امکان استفاده از مواد ارزان‌تر است. همچنین این سلول‌ها انعطاف‌پذیری بیشتری داشته و می‌توانند در انواع مختلف طراحی‌ها استفاده شوند. چالش‌های اصلی تجاری‌سازی این گروه، بازده پایین و پایداری سلول می‌باشد. بیشترین بازده تئوری آن ۳۲%، اما بالاترین بازده عملی گزارش شده ۱۳% بوده است. تلاش‌ها برای بهبود بازده از طریق بهینه‌سازی اکسایش-کاهش، قابلیت جذب رنگ و بهبود الکترودها ادامه دارد.