Günəş batareyalarının səmərəliliyi, elektron-deşik cütləri effektiv istifadə edilməzdən əvvəl rekombinasiya edildikdə azalır. Yarımkeçirici müvafiq dalğa uzunluğunda işığı udduqda, elektron-deşik cütləri yaranır. İşıqlandırma altında materialdakı daşıyıcı konsentrasiyası tarazlıq dəyərindən artıq olur. İşıq mənbəyi çıxarıldıqdan sonra daşıyıcı konsentrasiyası ümumiyyətlə rekombinasiya adlanan bir prosesdə tarazlıq vəziyyətinə qayıdır. Aşağıda bir neçə fərqli rekombinasiya mexanizmi verilmişdir:
1. Radiasiya Rekombinasiyası
Radiasiya rekombinasiyası, elektronun yüksək enerjili vəziyyətdən aşağı enerjili vəziyyətə qayıtdığı və artıq enerjini işıq kimi buraxdığı işığın udma prosesinin əksidir. Bu tip rekombinasiya yarımkeçirici lazerlərdə və işıq yayan diodlarda (LED) əhəmiyyətli dərəcədədir, lakin silikon günəş batareyalarında dominant deyil.
2. Şnek Rekombinasiyası
Şnek rekombinasiyası zərbə ionlaşmasının tərs prosesidir. Elektron və dəlik rekombinasiyası zamanı artıq enerji işıq kimi buraxılmaq əvəzinə, başqa bir elektrona ötürülür. Daha sonra həyəcanlanmış elektron boşalaraq fononları (titrəmə enerjisi) buraxaraq ilkin vəziyyətinə qayıdır. Şnek rekombinasiyası, xüsusilə də aşqar konsentrasiyası 10¹⁷ sm⁻³-dən çox olduqda, xüsusilə ağır aşqarlanmış materiallarda daha aydın görünür və bu, belə hallarda dominant rekombinasiya prosesidir.
3. Tələ ilə dəstəklənən rekombinasiya
Yarımkeçiricilərdəki çirklər və qüsurlar qadağan olunmuş zolaq boşluğu daxilində icazə verilən enerji səviyyələri yaradır. Bu qüsur enerji səviyyələri iki mərhələli rekombinasiya prosesini asanlaşdırır: elektron əvvəlcə keçiricilik zolağından qüsur səviyyəsinə, sonra isə valentlik zolağına qədər boşalır və burada dəlik ilə rekombinasiya edir. Bu proses rekombinasiyanı təşviq etməkdə olduqca təsirlidir və günəş batareyalarının işinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə bilər.
4. Səth Rekombinasiyası
Yarımkeçirici səthi, kristal strukturunun sonluğu səbəbindən yüksək konsentrasiyalı qüsurların olduğu bir sahə kimi görünə bilər. Bu səth qüsurları, rekombinasiyanın asanlıqla baş verə biləcəyi qadağan olunmuş zolaq boşluğunda çoxsaylı enerji halları yaradır. Səthdəki kristal strukturu olduqca qeyri-müntəzəm olduğundan, bu bölgələrdə rekombinasiyanın baş vermə ehtimalını artırdığı üçün səth rekombinasiyası əhəmiyyətli bir amildir.
Nəticə
Praktik günəş batareyalarında bu rekombinasiya mexanizmləri ümumi performans itkilərinə səbəb olur. Element dizaynerlərinin vəzifəsi səmərəliliyi artırmaq üçün bu itkiləri minimuma endirməkdir. Hər bir rekombinasiya prosesi fərqli çətinliklər yaradır və material seçimi, səth passivasiyası və optimallaşdırılmış dopinq səviyyələri vasitəsilə bunların öhdəsindən gəlmək günəş batareyalarının performansını artırmaq üçün vacibdir. Bundan əlavə, fərqli dizayn xüsusiyyətləri bazarda müxtəlif kommersiya günəş batareyalarını fərqləndirir və onların səmərəliliyinə və tətbiq potensialına təsir göstərir.
