जेव्हा इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या प्रभावीपणे वापरल्या जाण्यापूर्वीच पुनर्संयोग करतात, तेव्हा सौर पेशींची कार्यक्षमता कमी होते. जेव्हा अर्धसंवाहक योग्य तरंगलांबीवर प्रकाश शोषून घेतो, तेव्हा इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या तयार होतात. प्रकाशाच्या उपस्थितीत, पदार्थातील वाहकांची घनता तिच्या समतोल मूल्यापेक्षा जास्त होते. एकदा प्रकाश स्रोत काढून टाकल्यावर, वाहकांची घनता कमी होऊन पुन्हा तिच्या समतोल अवस्थेत येते; या प्रक्रियेला सामान्यतः पुनर्संयोग असे म्हटले जाते. खाली पुनर्संयोगाच्या काही वेगवेगळ्या यंत्रणा दिल्या आहेत:
१. किरणोत्सर्गी पुनर्संयोजन
विकिरणीय पुनर्संयोजन ही प्रकाश शोषण प्रक्रियेच्या उलट प्रक्रिया आहे, ज्यामध्ये इलेक्ट्रॉन उच्च-ऊर्जा अवस्थेतून परत कमी-ऊर्जा अवस्थेत जातो आणि अतिरिक्त ऊर्जा प्रकाशाच्या रूपात बाहेर टाकतो. या प्रकारचे पुनर्संयोजन सेमीकंडक्टर लेझर्स आणि प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (LEDs) मध्ये महत्त्वपूर्ण आहे, परंतु सिलिकॉन सौर पेशींमध्ये ते प्रबळ नसते.
२. ऑगर पुनर्संयोजन
ऑगर पुनर्संयोजन ही आघात आयनीकरणाची उलट प्रक्रिया आहे. जेव्हा इलेक्ट्रॉन आणि होल यांचा पुनर्संयोग होतो, तेव्हा अतिरिक्त ऊर्जा प्रकाशाच्या रूपात मुक्त होण्याऐवजी दुसऱ्या इलेक्ट्रॉनला हस्तांतरित केली जाते. त्यानंतर उत्तेजित इलेक्ट्रॉन फोनॉन (कंपन ऊर्जा) मुक्त करून आपल्या मूळ स्थितीत परत येतो. ऑगर पुनर्संयोजन हे जास्त प्रमाणात डोपिंग केलेल्या पदार्थांमध्ये, विशेषतः जेव्हा अशुद्धतेची घनता 10¹⁷ cm⁻³ पेक्षा जास्त असते, तेव्हा अधिक ठळकपणे दिसून येते, ज्यामुळे अशा प्रकरणांमध्ये ही प्रमुख पुनर्संयोजन प्रक्रिया बनते.
३. सापळा-सहाय्यित पुनर्संयोजन
सेमीकंडक्टरमधील अशुद्धी आणि दोष निषिद्ध बँडगॅपमध्ये अनुमत ऊर्जा स्तर तयार करतात. हे दोष ऊर्जा स्तर दोन-टप्प्यांच्या पुनर्संयोजन प्रक्रियेस मदत करतात: एक इलेक्ट्रॉन प्रथम कंडक्शन बँडमधून दोष स्तरावर आणि नंतर व्हॅलेन्स बँडमध्ये स्थिरावतो, जिथे तो एका होलसोबत पुनर्संयोजन करतो. ही प्रक्रिया पुनर्संयोजनास चालना देण्यासाठी अत्यंत प्रभावी आहे आणि सौर पेशींच्या कार्यक्षमतेवर लक्षणीय परिणाम करू शकते.
४. पृष्ठभागावरील पुनर्संयोजन
स्फटिक संरचनेच्या समाप्तीमुळे, सेमीकंडक्टरचा पृष्ठभाग हा दोषांचे उच्च प्रमाण असलेला एक भाग म्हणून पाहिला जाऊ शकतो. हे पृष्ठभागावरील दोष निषिद्ध बँडगॅपमध्ये असंख्य ऊर्जा अवस्था निर्माण करतात, जिथे पुनर्संयोजन सहजपणे होऊ शकते. पृष्ठभागावरील पुनर्संयोजन हा एक महत्त्वाचा घटक आहे, कारण पृष्ठभागावरील स्फटिक संरचना अत्यंत अनियमित असते, ज्यामुळे या भागांमध्ये पुनर्संयोजन होण्याची शक्यता अधिक असते.
निष्कर्ष
व्यावहारिक सौर पेशींमध्ये, या पुनर्संयोजन प्रक्रिया एकूण कार्यक्षमतेत घट होण्यास कारणीभूत ठरतात. कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी ही घट कमी करणे हे पेशी डिझाइनर्सचे काम आहे. प्रत्येक पुनर्संयोजन प्रक्रियेत वेगवेगळी आव्हाने असतात आणि सौर पेशींची कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी सामग्रीची निवड, पृष्ठभागाचे पॅसिव्हेशन आणि अनुकूलित डोपिंग पातळीद्वारे या आव्हानांवर मात करणे आवश्यक आहे. याव्यतिरिक्त, बाजारातील विविध व्यावसायिक सौर पेशींमध्ये विशिष्ट डिझाइन वैशिष्ट्ये फरक दर्शवतात, ज्यामुळे त्यांची कार्यक्षमता आणि उपयोगाची क्षमता प्रभावित होते.
