در اين اختراع يك ساختار جديد براي سلول¬هاي خورشيدي لايه نازك CIGS(CuInGaSe) با "لايه منعكس كننده الكترون" در انتهاي سلول، ارائه شده است. با آناليزهاي فيزيكي و الكتريكي، مواد نيمه هادي مناسب براي اين ساختاركه قادر به توليد بالاترين بازدهي مي باشند، پيشنهاد شده است. مهمترين ويژگي اين ساختار ارائه شده اين است كه، لايه جديد نه تنها باعث كاهش بازتركيب حامل¬هاي اقليت در CIGS مي گردد، بلكه به هدايت حامل¬هاي اكثريت (حفره¬ها) نيز كمك نموده و آنها را به سمت الكترود آنود سوق ميدهد. از مشخصه هاي مهم اين ساختار مي توان به ولتاژ مدار باز بالا و جريان زياد اتصال كوتاه اشاره نمود كه در مقايسه با سلول¬هاي با ساختار معموليCIGS بهبود يافته اند. همچنين عملكرد ساختار ابداع شده، از ساختارهاي CIGS با افزايش تدريجي گاليم در لايه جاذب نيز، بهتر مي¬باشد.

در اين ابداع، سلول خورشيدي پشت سرهم (تندم ) از مجموع سلول خورشيدي سيليسيمي (Si) و مس-گاليم-سلنيم (CGS )، به منظور جذب طيف وسيعي از نور خورشيد طراحي مي گردد كه منجر به افزايش بازدهي مي شود. ساختار سلول تندم از اتصال سري تكنولوژي هاي مختلف با انرژي شكاف باند هاي متفاوت مي باشد به گونه اي كه انرژي شكاف باند ماده جاذب براي سلول فوقاني بيش تر از سلول تحتاني مي باشد. بنابراين فوتون‌هايي كه انرژي بيش‌تري دارند در لايه‌هاي بالايي (سلول مس-گاليم-سلنيم) و ساير فوتون ها در لايه‌هاي پاييني (سلول سيليسيمي) جذب مي‌گردند. سلول‌هاي فوقاني و تحتاني توسط يك لايه شفاف اكسيد روي (ZnO) به صورت سري به يكديگر متصل مي‌گردند. ولتاژ مدار باز ساختار تندم از حاصل جمع ولتاژ مدار باز سلول ها حاصل مي‌گردد. بهبود بازدهي سلول طراحي شده ناشي از افزايش ولتاژ مدار باز و ضريب پرشدگي مي باشد. بازدهي اين سلول (24.3%) به مراتب بيش‌تر از بازدهي سلول سيليسيمي (6.4%) و سلول مس-گاليم-سلنيم (18.5%) تشكيل دهنده آن مي باشد.

در اين ابداع، سلول خورشيدي پشت سر هم (تندم ) از روي هم قرارگيري سلول خورشيدي آلومينيم-گاليم-آرسنايد (AlGaAs) و مس-اينديم-گاليم-سلنيم (CIGS)، به منظور جذب طيف وسيعي از نور خورشيد طراحي مي گردد كه منجر به افزايش بازدهي مي شود. ساختار سلول پشت سر هم از اتصال سري تكنولوژي هاي مختلف با انرژي شكاف باند هاي متفاوت مي باشد به گونه اي كه انرژي شكاف باند ماده جاذب براي سلول فوقاني بيش تر از سلول تحتاني مي باشد. بنابراين فوتون‌هايي كه انرژي بيش‌تري دارند در لايه‌هاي بالايي (آلومينيم-گاليم-آرسنايد) و ساير فوتون ها در لايه‌هاي پاييني (مس-اينديم-گاليم-سلنيم) جذب مي‌گردند. سلول‌هاي فوقاني و تحتاني توسط يك لايه شفاف سيليكون نيترايد (SiN) در محل اتصال از يكديگر جدا شده اند. ولتاژ مدار باز ساختار پشت سر هم از حاصل جمع ولتاژ مدار باز سلول ها حاصل مي‌گردد. بهبود بازدهي سلول طراحي شده ناشي از افزايش ولتاژ مدار باز و ضريب پرشدگي مي باشد. بازدهي اين سلول (37 %) به مراتب بيش‌تر از بازدهي سلول مس-اينديم-گاليم-سلنيم (35/23 %) و سلول آلومينيم-گاليم-آرسنايد (43/24 %) تشكيل دهنده آن مي باشد. ايجاد بافت‌هاي ناهموار سطحي جهت به دام اندازي نور در لايه جاذب به سبب افزايش جذب نور، بازدهي سلول ابداعي را در ضخامت 5/0 ميكرومتر براي سلول فوقاني، 5/5 % بهبود مي بخشد.

سلول‌هاي خورشيدي مس اينديم گاليم دي‌سلنايد (CIGS) در ميان سلول‌هاي خورشيدي لايه‌نازك هم نسل خود از بالاترين بازدهي برخوردار است. بااين‌حال، بالاترين ركورد ثبت‌شده بازدهي 23/35 % براي سلول‌هاي خورشيدي CIGS همچنان كمتر از بيشينه بازدهي تئوري آن بر اساس حد شاكلي-كوئيسر (32/23 %) است. اين اختلاف عموماً به سبب ولتاژ مدار باز كمتر اين دسته از سلول‌ها نسبت به انرژي شكاف باند لايه جاذب ايجاد مي‌شود. از جمله موانع اصلي جهت دستيابي به ولتاژ مدار باز و بازدهي بالا در سلول‌هاي خورشيدي CIGS، نرخ بالاي بازتركيب در محل اتصال لايه‌هاست. نرخ بازتركيب در اتصال پشتي سلول‌هاي خورشيدي CIGS با بهينه‌سازي تراز باند انرژي از طريق افزودن يك لايه مياني، به نام لايه انتقال‌دهنده حفره، ميان لايه جاذب CIGS و اتصال پشتي كاهش مي‌يابد. در اين اختراع، مواد مبتني بر مس، از جمله تيوسيانات مس و اكسيد مس به عنوان لايه انتقال‌دهنده حفره در سلول‌هاي خورشيدي CIGS به منظور افزايش بازدهي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به كمك ساختارهاي ارائه‌شده، با كاهش نرخ بازتركيب در اتصال پشتي مسيرهاي استخراج حفره بيشتري توسط لايه انتقال‌دهنده حفره فراهم مي‌گردد و با افزايش جمع‌آوري حامل‌ها در محل اتصال پشتي عملكرد سلول بهبود مي‌يابد.