Күн батареяларынын эффективдүүлүгү электрондук-тешиги түгөйлөрү натыйжалуу колдонулганга чейин рекомбинацияланганда төмөндөйт. Жарым өткөргүч жарыкты тиешелүү толкун узундугунда сиңиргенде, электрондук-тешиги түгөйлөрү пайда болот. Жарыктандыруу астында материалдагы алып жүрүүчүлөрдүн концентрациясы тең салмактуулук маанисинен ашат. Жарык булагы алынып салынгандан кийин, алып жүрүүчүлөрдүн концентрациясы рекомбинация деп аталган процессте кайрадан тең салмактуулук абалына кайтып келет. Төмөндө рекомбинациянын бир нече ар кандай механизмдери келтирилген:
1. Радиациялык рекомбинация
Радиациялык рекомбинация жарыкты сиңирүү процессинин тескериси болуп саналат, мында электрон жогорку энергиялуу абалдан төмөнкү энергиялуу абалга өтүп, ашыкча энергияны жарык катары бөлүп чыгарат. Рекомбинациянын бул түрү жарым өткөргүч лазерлерде жана жарык чыгаруучу диоддордо (LED) маанилүү, бирок кремний күн батареяларында басымдуулук кылбайт.
2. Шнек рекомбинациясы
Оже рекомбинациясы – бул сокку иондоштуруунун тескери процесси. Электрон жана тешик рекомбинацияланганда, ашыкча энергия жарык катары бөлүнүп чыкпай, башка электронго өтөт. Андан кийин дүүлүккөн электрон баштапкы абалына кайтып келип, фонондорду (титирөө энергиясын) бөлүп чыгарат. Оже рекомбинациясы, айрыкча, кошулманын концентрациясы 10¹⁷ см⁻³ ашканда, өтө легирленген материалдарда өзгөчө байкалат, бул мындай учурларда аны басымдуу рекомбинация процессине айлантат.
3. Тузак менен жардамдашкан рекомбинация
Жарым өткөргүчтөрдөгү кошулмалар жана кемчиликтер тыюу салынган тилке аралыгында уруксат берилген энергия деңгээлдерин түзөт. Бул кемчилик энергия деңгээлдери эки баскычтуу рекомбинация процессин жеңилдетет: электрон алгач өткөргүчтүк тилкесинен кемчилик деңгээлине, андан кийин валенттик тилкеге чейин бошоңдоп, ал жерде тешик менен рекомбинацияланат. Бул процесс рекомбинацияны күчөтүүдө абдан натыйжалуу жана күн батареяларынын иштешине олуттуу таасир этиши мүмкүн.
4. Беттик рекомбинация
Жарым өткөргүчтүн бетин кристаллдык түзүлүштүн аякташынан улам кемчиликтердин жогорку концентрациясы бар аймак катары кароого болот. Бул беттик кемчиликтер тыюу салынган тилке аралыгынын ичинде көптөгөн энергия абалдарын түзөт, ал жерде рекомбинация оңой жүрүшү мүмкүн. Беттик рекомбинация маанилүү фактор болуп саналат, анткени беттеги кристаллдык түзүлүш өтө бирдей эмес, бул рекомбинациянын бул аймактарда жүрүшүн ыктымалдуу кылат.
Жыйынтык
Практикалык күн батареяларында бул рекомбинация механизмдери жалпы көрсөткүчтөрдүн төмөндөшүнө алып келет. Батарея дизайнерлеринин милдети - натыйжалуулукту жогорулатуу үчүн бул жоготууларды минималдаштыруу. Ар бир рекомбинация процесси ар кандай кыйынчылыктарды жаратат жана аларды материалды тандоо, беттик пассивдештирүү жана оптималдаштырылган легирлөө деңгээли аркылуу жеңүү күн батареяларынын иштешин жакшыртуу үчүн абдан маанилүү. Мындан тышкары, ар кандай дизайн өзгөчөлүктөрү рыноктогу ар кандай коммерциялык күн батареяларын айырмалап турат, бул алардын натыйжалуулугуна жана колдонуу потенциалына таасир этет.
