Kecekapan sel suria berkurangan apabila pasangan elektron-lubang bergabung semula sebelum ia dapat digunakan dengan berkesan. Apabila semikonduktor menyerap cahaya pada panjang gelombang yang sesuai, pasangan elektron-lubang dihasilkan. Di bawah pencahayaan, kepekatan pembawa dalam bahan melebihi nilai keseimbangannya. Setelah sumber cahaya dikeluarkan, kepekatan pembawa mereput kembali ke keadaan keseimbangannya dalam proses yang biasanya dirujuk sebagai penggabungan semula. Berikut adalah beberapa mekanisme penggabungan semula yang berbeza:
1. Penggabungan Semula Radiatif
Penggabungan semula radiasi adalah kebalikan daripada proses penyerapan cahaya, di mana elektron beralih daripada keadaan tenaga tinggi kembali kepada keadaan tenaga yang lebih rendah, melepaskan tenaga berlebihan sebagai cahaya. Jenis penggabungan semula ini adalah penting dalam laser semikonduktor dan diod pemancar cahaya (LED) tetapi tidak dominan dalam sel solar silikon.
2. Penggabungan Semula Auger
Penggabungan semula auger adalah proses kebalikan daripada pengionan hentaman. Apabila elektron dan lubang bergabung semula, tenaga berlebihan dipindahkan ke elektron lain dan bukannya dibebaskan sebagai cahaya. Elektron yang teruja kemudian mengendur kembali ke keadaan asalnya, melepaskan fonon (tenaga getaran). Penggabungan semula auger menjadi sangat ketara dalam bahan yang didop dengan banyak, terutamanya apabila kepekatan bendasing melebihi 10¹⁷ cm⁻³, menjadikannya proses penggabungan semula yang dominan dalam kes sedemikian.
3. Penggabungan Semula Berbantukan Perangkap
Bendasing dan kecacatan dalam semikonduktor menghasilkan tahap tenaga yang dibenarkan dalam jurang jalur terlarang. Tahap tenaga kecacatan ini memudahkan proses penggabungan semula dua langkah: elektron mula-mula mengendur dari jalur konduksi ke tahap kecacatan dan kemudian ke jalur valens, di mana ia bergabung semula dengan lubang. Proses ini sangat berkesan dalam menggalakkan penggabungan semula dan boleh menjejaskan prestasi sel solar dengan ketara.
4. Penggabungan Semula Permukaan
Permukaan semikonduktor boleh dilihat sebagai kawasan dengan kepekatan kecacatan yang tinggi disebabkan oleh penamatan struktur kristal. Kecacatan permukaan ini mewujudkan pelbagai keadaan tenaga dalam jurang jalur terlarang, di mana penggabungan semula boleh berlaku dengan mudah. Penggabungan semula permukaan merupakan faktor penting kerana struktur kristal di permukaan sangat tidak sekata, menjadikan penggabungan semula lebih berkemungkinan berlaku di kawasan ini.
Kesimpulan
Dalam sel solar praktikal, mekanisme penggabungan semula ini menyumbang kepada kehilangan prestasi keseluruhan. Tugas pereka sel adalah untuk meminimumkan kehilangan ini bagi meningkatkan kecekapan. Setiap proses penggabungan semula memberikan cabaran yang berbeza, dan mengatasinya melalui pemilihan bahan, pempasifan permukaan dan tahap doping yang dioptimumkan adalah penting untuk meningkatkan prestasi sel solar. Di samping itu, ciri reka bentuk yang berbeza membezakan pelbagai sel solar komersial di pasaran, mempengaruhi kecekapan dan potensi aplikasinya.
