ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ ഫലപ്രദമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് വീണ്ടും സംയോജിക്കുമ്പോൾ സോളാർ സെല്ലുകളുടെ കാര്യക്ഷമത കുറയുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ ഉചിതമായ തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോൺ-ഹോൾ ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. പ്രകാശത്തിന്റെ സ്വാധീനത്തിൽ, പദാർത്ഥത്തിലെ കാരിയർ സാന്ദ്രത അതിന്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥയെ കവിയുന്നു. പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് നീക്കം ചെയ്തുകഴിഞ്ഞാൽ, കാരിയർ സാന്ദ്രത സാധാരണയായി പുനഃസംയോജനം എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയിൽ അതിന്റെ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലേക്ക് മടങ്ങുന്നു. നിരവധി വ്യത്യസ്ത പുനഃസംയോജന സംവിധാനങ്ങൾ ചുവടെയുണ്ട്:
1. വികിരണ പുനഃസംയോജനം
പ്രകാശ ആഗിരണം പ്രക്രിയയുടെ വിപരീതമാണ് വികിരണ പുനഃസംയോജനം, അവിടെ ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ഉയർന്ന ഊർജ്ജാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന ഊർജ്ജാവസ്ഥയിലേക്ക് മടങ്ങുകയും അധിക ഊർജ്ജം പ്രകാശമായി പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ ലേസറുകളിലും പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ഡയോഡുകളിലും (എൽഇഡി) ഈ തരത്തിലുള്ള പുനഃസംയോജനം പ്രധാനമാണ്, പക്ഷേ സിലിക്കൺ സോളാർ സെല്ലുകളിൽ ഇത് പ്രബലമല്ല.
2. ഓഗർ പുനഃസംയോജനം
ആഘാത അയോണൈസേഷന്റെ വിപരീത പ്രക്രിയയാണ് ഓഗർ പുനഃസംയോജനം. ഒരു ഇലക്ട്രോണും ദ്വാരവും വീണ്ടും സംയോജിക്കുമ്പോൾ, അധിക ഊർജ്ജം പ്രകാശമായി പുറത്തുവിടുന്നതിനുപകരം മറ്റൊരു ഇലക്ട്രോണിലേക്ക് മാറ്റപ്പെടുന്നു. ഉത്തേജിത ഇലക്ട്രോൺ പിന്നീട് അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിലേക്ക് മടങ്ങുകയും ഫോണോണുകൾ (വൈബ്രേഷണൽ എനർജി) പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. അമിതമായി ഡോപ്പ് ചെയ്ത വസ്തുക്കളിൽ ഓഗർ പുനഃസംയോജനം പ്രത്യേകിച്ചും വ്യക്തമാകും, പ്രത്യേകിച്ച് മാലിന്യ സാന്ദ്രത 10¹⁷ cm⁻³ കവിയുമ്പോൾ, ഇത് അത്തരം സന്ദർഭങ്ങളിൽ പ്രബലമായ പുനഃസംയോജന പ്രക്രിയയായി മാറുന്നു.
3. ട്രാപ്പ്-അസിസ്റ്റഡ് റീകോമ്പിനേഷൻ
അർദ്ധചാലകങ്ങളിലെ മാലിന്യങ്ങളും വൈകല്യങ്ങളും നിരോധിത ബാൻഡ്ഗാപ്പിനുള്ളിൽ അനുവദനീയമായ ഊർജ്ജ നിലകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ വൈകല്യ ഊർജ്ജ നിലകൾ രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളുള്ള പുനഃസംയോജന പ്രക്രിയയെ സുഗമമാക്കുന്നു: ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ആദ്യം ചാലക ബാൻഡിൽ നിന്ന് വൈകല്യ നിലയിലേക്കും പിന്നീട് വാലൻസ് ബാൻഡിലേക്കും വിശ്രമിക്കുന്നു, അവിടെ അത് ഒരു ദ്വാരവുമായി വീണ്ടും സംയോജിക്കുന്നു. പുനഃസംയോജനം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഈ പ്രക്രിയ വളരെ ഫലപ്രദമാണ്, കൂടാതെ സൗരോർജ്ജ സെല്ലുകളുടെ പ്രകടനത്തെ സാരമായി ബാധിക്കുകയും ചെയ്യും.
4. ഉപരിതല പുനഃസംയോജനം
ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയുടെ അവസാനഭാഗം കാരണം ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിലുള്ള വൈകല്യങ്ങളുള്ള ഒരു പ്രദേശമായി അർദ്ധചാലകത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തെ കാണാൻ കഴിയും. ഈ ഉപരിതല വൈകല്യങ്ങൾ വിലക്കപ്പെട്ട ബാൻഡ്ഗാപ്പിനുള്ളിൽ നിരവധി ഊർജ്ജ അവസ്ഥകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അവിടെ പുനഃസംയോജനം എളുപ്പത്തിൽ സംഭവിക്കാം. ഉപരിതലത്തിലെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന വളരെ ക്രമരഹിതമായതിനാൽ, ഈ പ്രദേശങ്ങളിൽ പുനഃസംയോജനം സംഭവിക്കാനുള്ള സാധ്യത കൂടുതലായതിനാൽ ഉപരിതല പുനഃസംയോജനം ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്.
തീരുമാനം
പ്രായോഗിക സോളാർ സെല്ലുകളിൽ, ഈ പുനഃസംയോജന സംവിധാനങ്ങൾ മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രകടന നഷ്ടങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്നു. കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഈ നഷ്ടങ്ങൾ കുറയ്ക്കുക എന്നതാണ് സെൽ ഡിസൈനർമാരുടെ ചുമതല. ഓരോ പുനഃസംയോജന പ്രക്രിയയും വ്യത്യസ്ത വെല്ലുവിളികൾ ഉയർത്തുന്നു, കൂടാതെ സോളാർ സെല്ലുകളുടെ പ്രകടനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുപ്പ്, ഉപരിതല പാസിവേഷൻ, ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത ഡോപ്പിംഗ് ലെവലുകൾ എന്നിവയിലൂടെ ഇവയെ മറികടക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്. കൂടാതെ, വ്യത്യസ്തമായ ഡിസൈൻ സവിശേഷതകൾ വിപണിയിലെ വിവിധ വാണിജ്യ സോളാർ സെല്ലുകളെ വ്യത്യസ്തമാക്കുന്നു, ഇത് അവയുടെ കാര്യക്ഷമതയെയും പ്രയോഗ സാധ്യതയെയും സ്വാധീനിക്കുന്നു.
