Эфектыўнасць сонечных элементаў зніжаецца, калі электронна-дзіркавыя пары рэкамбінуюцца, перш чым іх можна эфектыўна выкарыстоўваць. Калі паўправаднік паглынае святло на адпаведнай даўжыні хвалі, утвараюцца электронна-дзіркавыя пары. Пры асвятленні канцэнтрацыя носьбітаў у матэрыяле перавышае сваё раўнаважнае значэнне. Пасля таго, як крыніца святла выдаляецца, канцэнтрацыя носьбітаў вяртаецца да раўнаважнага стану ў працэсе, які звычайна называюць рэкамбінацыяй. Ніжэй прыведзены некалькі розных механізмаў рэкамбінацыі:
1. Радыяцыйная рэкамбінацыя
Радыяцыйная рэкамбінацыя — гэта працэс, адваротны паглынанню святла, пры якім электрон пераходзіць з высокаэнергетычнага стану назад у ніжэйшы, вызваляючы лішнюю энергію ў выглядзе святла. Гэты тып рэкамбінацыі мае вялікае значэнне ў паўправадніковых лазерах і святлодыёдах (LED), але не з'яўляецца дамінантным у крэмніевых сонечных элементах.
2. Ожэ-рэкамбінацыя
Ожэ-рэкамбінацыя — гэта працэс, адваротны ўдарнай іянізацыі. Калі электрон і дзірка рэкамбінуюць, лішняя энергія перадаецца іншаму электрону замест таго, каб вызваляцца ў выглядзе святла. Затым узбуджаны электрон рэлаксуе назад у свой зыходны стан, вызваляючы фаноны (вібрацыйную энергію). Ожэ-рэкамбінацыя становіцца асабліва выяўленай у моцна легаваных матэрыялах, асабліва калі канцэнтрацыя прымешак перавышае 10¹⁷ см⁻³, што робіць яе дамінуючым працэсам рэкамбінацыі ў такіх выпадках.
3. Рэкамбінацыя з дапамогай пастак
Прымешкі і дэфекты ў паўправадніках ствараюць дазволеныя ўзроўні энергіі ў забароненай зоне. Гэтыя ўзроўні энергіі дэфектаў спрыяюць двухэтапнаму працэсу рэкамбінацыі: электрон спачатку рэлаксуе з зоны праводнасці на ўзровень дэфекту, а затым у валентную зону, дзе ён рэкамбінуе з дзіркай. Гэты працэс вельмі эфектыўны для стымулявання рэкамбінацыі і можа істотна паўплываць на прадукцыйнасць сонечных элементаў.
4. Павярхоўная рэкамбінацыя
Паверхню паўправадніка можна разглядаць як вобласць з высокай канцэнтрацыяй дэфектаў з-за абрыву крышталічнай структуры. Гэтыя паверхневыя дэфекты ствараюць шматлікія энергетычныя станы ў забароненай зоне, дзе лёгка можа адбывацца рэкамбінацыя. Павярхоўная рэкамбінацыя з'яўляецца важным фактарам, паколькі крышталічная структура на паверхні вельмі нерэгулярная, што робіць рэкамбінацыю больш верагоднай у гэтых абласцях.
Выснова
У практычных сонечных элементах гэтыя механізмы рэкамбінацыі спрыяюць агульным стратам прадукцыйнасці. Задача распрацоўшчыкаў элементаў — мінімізаваць гэтыя страты для павышэння эфектыўнасці. Кожны працэс рэкамбінацыі стварае розныя праблемы, і іх пераадоленне шляхам выбару матэрыялу, пасівацыі паверхні і аптымізацыі ўзроўню легавання мае важнае значэнне для павышэння прадукцыйнасці сонечных элементаў. Акрамя таго, розныя камерцыйныя сонечныя элементы на рынку адрозніваюцца рознымі канструктыўнымі асаблівасцямі, уплываючы на іх эфектыўнасць і патэнцыял прымянення.
