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Pérdidas de Corriente debido a la Recombinación

Para que la unión p-n sea capaz de recoger todos los portadores generados por luz, tanto la recombinación superficial como la recombinación en el volumen deben minimizarse. En las células solares de silicio, las dos condiciones comúnmente requeridas para dicha recolección de corriente son:

  1. El portador debe ser generado a una longitud de difusión de la unión, de modo que pueda difundirse a la unión antes de recombinarse; y
  2. en el caso de un sitio localizado con alta recombinación (tal como en una superficie no pasivada o en un borde de un grano en dispositivos multicristalinos), el portador debe generarse más cerca de la unión que del sitio de recombinación. Para sitios de recombinación localizados menos severos, (tal como una superficie pasivada), los portadores pueden ser generados más cerca del sitio de recombinación mientras que todavía pueden difundirse a la unión y ser recogidos sin recombinarse.

La presencia de sitios de recombinación localizados en las superficies frontal y posterior de una célula solar de silicio significa que los fotones de diferente energía tendrán diferentes probabilidades de recolección. Dado que la luz de color azul tiene un alto coeficiente de absorción y se absorbe muy cerca de la superficie frontal, no es probable que genere portadores minoritarios que puedan ser recogidos por la unión si la superficie frontal es un sitio de alta recombinación. De forma similar, una recombinación de superficie posterior elevada afectará principalmente a portadores generados por luz infrarroja, que puede generar portadores profundos en el dispositivo. La eficiencia cuántica de una célula solar cuantifica el efecto de la recombinación en la corriente de generación de luz. La eficiencia cuántica de una célula solar de silicio se muestra a continuación..

quantum efficiency

 

ficacia cuántica típica en una célula solar ideal y real, que ilustra el impacto de las pérdidas ópticas y por recombinación.