Күн батареяларының тиімділігі электрон-тесік жұптары тиімді пайдаланылмас бұрын рекомбинацияланған кезде төмендейді. Жартылай өткізгіш жарықты тиісті толқын ұзындығында сіңірген кезде электрон-тесік жұптары пайда болады. Жарықтандыру кезінде материалдағы тасымалдаушы концентрациясы тепе-теңдік мәнінен асады. Жарық көзі жойылғаннан кейін тасымалдаушы концентрациясы әдетте рекомбинация деп аталатын процесте тепе-теңдік күйіне қайта ыдырайды. Төменде бірнеше түрлі рекомбинация механизмдері келтірілген:
1. Радиациялық рекомбинация
Сәулелік рекомбинация - жарықты сіңіру процесінің кері процесі, мұнда электрон жоғары энергиялы күйден төмен энергиялы күйге қайта ауысады, артық энергияны жарық ретінде бөледі. Рекомбинацияның бұл түрі жартылай өткізгіш лазерлерде және жарық шығаратын диодтарда (ЖД) маңызды, бірақ кремнийлі күн батареяларында басым емес.
2. Шнек рекомбинациясы
Шнек рекомбинациясы - соққы иондануының кері процесі. Электрон мен кемтік рекомбинацияланған кезде, артық энергия жарық ретінде бөлінудің орнына басқа электронға беріледі. Қозған электрон бастапқы күйіне оралып, фонондарды (діріл энергиясын) бөледі. Шнек рекомбинациясы, әсіресе, қоспа концентрациясы 10¹⁷ см⁻³-ден асқанда, қатты легирленген материалдарда айқын көрінеді, бұл мұндай жағдайларда басым рекомбинация процесіне айналады.
3. Тұзақ көмегімен рекомбинация
Жартылай өткізгіштердегі қоспалар мен ақаулар тыйым салынған тыйым салынған тыйым салынған тыйым салынған аймақта рұқсат етілген энергия деңгейлерін жасайды. Бұл ақаулық энергия деңгейлері екі сатылы рекомбинация процесін жеңілдетеді: электрон алдымен өткізгіштік аймағынан ақау деңгейіне дейін, содан кейін валенттік аймағына дейін босаңсыйды, онда ол тесікпен рекомбинацияланады. Бұл процесс рекомбинацияны ілгерілетуде өте тиімді және күн батареяларының жұмысына айтарлықтай әсер етуі мүмкін.
4. Беттік рекомбинация
Жартылай өткізгіштің бетін кристалдық құрылымның аяқталуына байланысты ақаулардың жоғары концентрациясы бар аймақ ретінде қарастыруға болады. Бұл беттік ақаулар тыйым салынған тыйым салынған тыйым салынған аймақта көптеген энергетикалық күйлерді тудырады, онда рекомбинация оңай жүруі мүмкін. Беттік рекомбинация маңызды фактор болып табылады, себебі бетіндегі кристалдық құрылым өте біркелкі емес, бұл рекомбинацияның осы аймақтарда болуын ықтимал етеді.
Қорытынды
Тәжірибелік күн батареяларында бұл рекомбинация механизмдері жалпы өнімділік шығындарына ықпал етеді. Ұяшық дизайнерлерінің міндеті - тиімділікті арттыру үшін бұл шығындарды азайту. Әрбір рекомбинация процесі әртүрлі қиындықтарды тудырады, және оларды материалды таңдау, беттік пассивация және оңтайландырылған легирлеу деңгейлері арқылы жеңу күн батареяларының өнімділігін арттыру үшін өте маңызды. Сонымен қатар, әртүрлі дизайн ерекшеліктері нарықтағы әртүрлі коммерциялық күн батареяларын ажыратады, бұл олардың тиімділігі мен қолдану әлеуетіне әсер етеді.
