Nababawasan ang kahusayan ng mga solar cell kapag ang mga pares ng electron-hole ay muling nagsama bago pa man ito magamit nang epektibo. Kapag ang semiconductor ay sumisipsip ng liwanag sa naaangkop na wavelength, nabubuo ang mga pares ng electron-hole. Sa ilalim ng pag-iilaw, ang konsentrasyon ng carrier sa materyal ay lumalampas sa halaga ng equilibrium nito. Kapag natanggal na ang pinagmumulan ng liwanag, ang konsentrasyon ng carrier ay bumabalik sa estado ng equilibrium nito sa isang prosesong karaniwang tinutukoy bilang recombination. Nasa ibaba ang ilang iba't ibang mekanismo ng recombination:
1. Radiative Recombination
Ang radiative recombination ay kabaligtaran ng proseso ng pagsipsip ng liwanag, kung saan ang isang elektron ay lumilipat mula sa isang estado na may mataas na enerhiya pabalik sa isang mas mababang estado ng enerhiya, na naglalabas ng labis na enerhiya bilang liwanag. Ang ganitong uri ng recombination ay makabuluhan sa mga semiconductor laser at light-emitting diode (LED) ngunit hindi nangingibabaw sa mga silicon solar cell.
2. Rekombinasyon ng Auger
Ang auger recombination ay ang kabaligtaran na proseso ng impact ionization. Kapag ang isang electron at hole ay nagsama-sama muli, ang sobrang enerhiya ay inililipat sa ibang electron sa halip na ilabas bilang liwanag. Ang na-excite na electron ay nagrerelaks pabalik sa orihinal nitong estado, na naglalabas ng mga phonon (vibrational energy). Ang auger recombination ay nagiging partikular na kapansin-pansin sa mga materyales na may mabigat na doping, lalo na kapag ang konsentrasyon ng impurity ay lumampas sa 10¹⁷ cm⁻³, na ginagawa itong dominanteng proseso ng recombination sa mga ganitong kaso.
3. Rekombinasyon na Tinutulungan ng Bitag
Ang mga impurities at depekto sa mga semiconductor ay lumilikha ng mga pinahihintulutang antas ng enerhiya sa loob ng ipinagbabawal na bandgap. Ang mga antas ng enerhiya ng depektong ito ay nagpapadali sa isang dalawang-hakbang na proseso ng recombination: ang isang elektron ay unang nagrerelaks mula sa conduction band patungo sa antas ng depekto at pagkatapos ay sa valence band, kung saan ito ay muling nagsasama-sama sa isang butas. Ang prosesong ito ay lubos na epektibo sa pagtataguyod ng recombination at maaaring makaapekto nang malaki sa pagganap ng mga solar cell.
4. Rekombinasyon sa Ibabaw
Ang ibabaw ng isang semiconductor ay maaaring makita bilang isang lugar na may mataas na konsentrasyon ng mga depekto dahil sa pagtatapos ng istrukturang kristal. Ang mga depektong ito sa ibabaw ay lumilikha ng maraming estado ng enerhiya sa loob ng ipinagbabawal na bandgap, kung saan madaling mangyari ang rekombinasyon. Ang rekombinasyon sa ibabaw ay isang mahalagang salik dahil ang istrukturang kristal sa ibabaw ay lubos na iregular, na ginagawang mas malamang na mangyari ang rekombinasyon sa mga rehiyong ito.
Konklusyon
Sa mga praktikal na solar cell, ang mga mekanismong ito ng rekombinasyon ay nakakatulong sa pangkalahatang pagkawala ng pagganap. Ang gawain para sa mga taga-disenyo ng cell ay bawasan ang mga pagkalugi na ito upang mapabuti ang kahusayan. Ang bawat proseso ng rekombinasyon ay nagpapakita ng iba't ibang hamon, at ang pagtagumpayan sa mga ito sa pamamagitan ng pagpili ng materyal, surface passivation, at na-optimize na antas ng doping ay mahalaga para sa pagpapahusay ng pagganap ng mga solar cell. Bukod pa rito, ang magkakaibang katangian ng disenyo ay nagpapaiba sa iba't ibang komersyal na solar cell sa merkado, na nakakaimpluwensya sa kanilang kahusayan at potensyal sa aplikasyon.
