Ефикасноста на сончевите ќелии се намалува кога паровите електрон-дупка се рекомбинираат пред да можат ефикасно да се користат. Кога полупроводникот апсорбира светлина на соодветната бранова должина, се генерираат парови електрон-дупка. Под осветлување, концентрацијата на носители во материјалот ја надминува својата рамнотежна вредност. Откако ќе се отстрани изворот на светлина, концентрацијата на носители се намалува назад во својата рамнотежна состојба во процес што вообичаено се нарекува рекомбинација. Подолу се наведени неколку различни механизми на рекомбинација:
1. Радијативна рекомбинација
Радијативната рекомбинација е обратна од процесот на апсорпција на светлина, каде што електронот преминува од состојба со висока енергија назад во состојба со пониска енергија, ослободувајќи го вишокот енергија како светлина. Овој тип на рекомбинација е значаен кај полупроводничките ласери и диодите што емитуваат светлина (LED), но не е доминантен кај силиконските сончеви ќелии.
2. Аугерова рекомбинација
Огеровата рекомбинација е обратен процес на ударна јонизација. Кога електрон и дупка се рекомбинираат, вишокот енергија се пренесува на друг електрон, наместо да се ослободи како светлина. Потоа возбудениот електрон се опушта назад во првобитната состојба, ослободувајќи фонони (вибрациона енергија). Огеровата рекомбинација станува особено изразена кај силно допирани материјали, особено кога концентрацијата на нечистотии надминува 10¹⁷ cm⁻³, што ја прави доминантен процес на рекомбинација во такви случаи.
3. Рекомбинација потпомогната од стапици
Нечистотиите и дефектите во полупроводниците создаваат дозволени нивоа на енергија во рамките на забранетиот енергетски јаз. Овие нивоа на енергија на дефектот олеснуваат двостепен процес на рекомбинација: електронот прво се опушта од спроводната лента до нивото на дефектот, а потоа до валентната лента, каде што се рекомбинира со дупка. Овој процес е многу ефикасен во промовирањето на рекомбинацијата и може значително да влијае на перформансите на сончевите ќелии.
4. Површинска рекомбинација
Површината на полупроводник може да се смета за област со висока концентрација на дефекти поради завршетокот на кристалната структура. Овие површински дефекти создаваат бројни енергетски состојби во рамките на забранетиот енергетски јаз, каде што лесно може да се случи рекомбинација. Површинската рекомбинација е значаен фактор бидејќи кристалната структура на површината е многу неправилна, што ја прави рекомбинацијата поверојатно да се случи во овие региони.
Заклучок
Во практичните сончеви ќелии, овие механизми на рекомбинација придонесуваат за вкупните загуби во перформансите. Задачата на дизајнерите на ќелии е да ги минимизираат овие загуби за да ја подобрат ефикасноста. Секој процес на рекомбинација претставува различни предизвици, а надминувањето на истите преку избор на материјал, пасивација на површината и оптимизирани нивоа на допирање е од суштинско значење за подобрување на перформансите на сончевите ќелии. Дополнително, различните карактеристики на дизајнот ги разликуваат различните комерцијални сончеви ќелии на пазарот, влијаејќи на нивната ефикасност и потенцијал за примена.
