L'efficienza di e cellule solari hè ridutta quandu e coppie elettrone-lacunu si ricombinanu prima di pudè esse aduprate efficacemente. Quandu u semiconduttore assorbe a luce à a lunghezza d'onda adatta, si generanu coppie elettrone-lacunu. Sottu illuminazione, a cuncentrazione di u purtatore in u materiale supera u so valore d'equilibriu. Una volta chì a fonte di luce hè rimossa, a cuncentrazione di u purtatore torna à u so statu d'equilibriu in un prucessu cumunemente chjamatu ricombinazione. Quì sottu sò parechji meccanismi di ricombinazione diversi:
1. Ricombinazione Radiativa
A ricombinazione radiativa hè u cuntrariu di u prucessu d'assorbimentu di a luce, induve un elettrone passa da un statu d'alta energia à un statu d'energia più bassa, liberendu l'energia in eccessu cum'è luce. Stu tipu di ricombinazione hè significativu in i laser à semiconduttori è i diodi emettitori di luce (LED), ma ùn hè micca duminante in e cellule solari di siliciu.
2. Ricombinazione di a coclea
A ricombinazione Auger hè u prucessu inversu di l'ionizazione per impattu. Quandu un elettrone è un foru si ricombinanu, l'energia in eccessu hè trasferita à un altru elettrone invece di esse liberata cum'è luce. L'elettrone eccitatu si rilassa tandu torna à u so statu originale, liberendu fononi (energia vibrazionale). A ricombinazione Auger diventa particularmente pronunciata in materiali fortemente drogati, in particulare quandu a cuncentrazione di impurità supera i 10¹⁷ cm⁻³, ciò chì ne face u prucessu di ricombinazione dominante in tali casi.
3. Ricombinazione assistita da trappule
L'impurità è i difetti in i semiconduttori creanu livelli d'energia permessi in a banda di cundotta pruibita. Quessi livelli d'energia di difetti facilitanu un prucessu di ricombinazione in dui passi: un elettrone si rilassa prima da a banda di conduzione à u livellu di difetti è dopu à a banda di valenza, induve si ricombina cù un foru. Stu prucessu hè assai efficace per prumove a ricombinazione è pò influenzà significativamente e prestazioni di e cellule solari.
4. Ricombinazione di Superficie
A superficia di un semiconduttore pò esse vista cum'è una zona cù una alta cuncentrazione di difetti per via di a terminazione di a struttura cristallina. Quessi difetti di superficia creanu numerosi stati energetichi in u bandgap pruibitu, induve a ricombinazione pò accade facilmente. A ricombinazione di a superficia hè un fattore significativu perchè a struttura cristallina à a superficia hè assai irregulare, rendendu a ricombinazione più prubabile in queste regioni.
Cunclusione
In e cellule solari pratiche, sti miccanismi di ricombinazione cuntribuiscenu à e perdite di prestazioni generali. U compitu di i cuncettori di cellule hè di minimizà ste perdite per migliurà l'efficienza. Ogni prucessu di ricombinazione presenta sfide diverse, è superà queste per mezu di a selezzione di i materiali, a passivazione superficiale è i livelli di doping ottimizzati hè essenziale per migliurà e prestazioni di e cellule solari. Inoltre, e caratteristiche di cuncepimentu distinte differenzianu e diverse cellule solari cummerciali in u mercatu, influenzendu a so efficienza è u so putenziale d'applicazione.
