Saules bateriju efektivitāte samazinās, kad elektronu-caurumu pāri rekombinējas, pirms tos var efektīvi izmantot. Kad pusvadītājs absorbē gaismu atbilstošā viļņa garumā, rodas elektronu-caurumu pāri. Apgaismojuma ietekmē nesēju koncentrācija materiālā pārsniedz tās līdzsvara vērtību. Kad gaismas avots tiek noņemts, nesēju koncentrācija atgriežas līdz līdzsvara stāvoklim procesā, ko parasti sauc par rekombināciju. Tālāk ir norādīti vairāki dažādi rekombinācijas mehānismi:
1. Radiatīvā rekombinācija
Radiatīvā rekombinācija ir gaismas absorbcijas procesa pretēja norise, kurā elektrons pāriet no augstas enerģijas stāvokļa atpakaļ uz zemākas enerģijas stāvokli, atbrīvojot lieko enerģiju gaismas veidā. Šāda veida rekombinācija ir nozīmīga pusvadītāju lāzeros un gaismas diodēs (LED), bet nav dominējoša silīcija saules baterijās.
2. Augera rekombinācija
Augera rekombinācija ir trieciena jonizācijas apgrieztais process. Kad elektrons un caurums rekombinējas, liekā enerģija tiek pārnesta uz citu elektronu, nevis atbrīvota gaismas veidā. Pēc tam ierosinātais elektrons atslābinās un atgriežas sākotnējā stāvoklī, atbrīvojot fononus (vibrācijas enerģiju). Augera rekombinācija kļūst īpaši izteikta stipri leģētos materiālos, īpaši, ja piemaisījumu koncentrācija pārsniedz 10¹⁷ cm⁻³, padarot to par dominējošo rekombinācijas procesu šādos gadījumos.
3. Slazdu atbalstīta rekombinācija
Pusvadītāju piemaisījumi un defekti rada atļautos enerģijas līmeņus aizliegtajā joslas spraugā. Šie defektu enerģijas līmeņi veicina divpakāpju rekombinācijas procesu: elektrons vispirms atslābinās no vadītspējas joslas līdz defekta līmenim un pēc tam līdz valences joslai, kur tas rekombinējas ar caurumu. Šis process ir ļoti efektīvs rekombinācijas veicināšanā un var būtiski ietekmēt saules bateriju darbību.
4. Virsmas rekombinācija
Pusvadītāja virsmu var uzskatīt par apgabalu ar augstu defektu koncentrāciju kristāla struktūras terminācijas dēļ. Šie virsmas defekti aizliegtajā joslas spraugā rada daudzus enerģijas stāvokļus, kur rekombinācija var viegli notikt. Virsmas rekombinācija ir nozīmīgs faktors, jo kristāla struktūra uz virsmas ir ļoti neregulāra, padarot rekombināciju ticamāku šajos reģionos.
Secinājums
Praktiskajās saules baterijās šie rekombinācijas mehānismi veicina kopējos veiktspējas zudumus. Saules bateriju konstruktoru uzdevums ir samazināt šos zudumus, lai uzlabotu efektivitāti. Katrs rekombinācijas process rada atšķirīgus izaicinājumus, un to pārvarēšana, izvēloties materiālus, pasivējot virsmu un optimizējot dopinga līmeņus, ir būtiska, lai uzlabotu saules bateriju veiktspēju. Turklāt dažādas tirgū pieejamās komerciālās saules baterijas atšķir atšķirīgas konstrukcijas iezīmes, ietekmējot to efektivitāti un pielietojuma potenciālu.
