Účinnosť solárnych článkov sa znižuje, keď sa elektrónovo-dierové páry rekombinujú skôr, ako sa dajú efektívne využiť. Keď polovodič absorbuje svetlo s vhodnou vlnovou dĺžkou, generujú sa elektrónovo-dierové páry. Pri osvetlení koncentrácia nosičov náboja v materiáli prekročí svoju rovnovážnu hodnotu. Po odstránení zdroja svetla sa koncentrácia nosičov náboja vráti do rovnovážneho stavu v procese, ktorý sa bežne označuje ako rekombinácia. Nižšie je uvedených niekoľko rôznych mechanizmov rekombinácie:
1. Radiačná rekombinácia
Radiačná rekombinácia je opakom procesu absorpcie svetla, pri ktorom elektrón prechádza z vysokoenergetického stavu späť do nízkoenergetického stavu, pričom uvoľňuje prebytočnú energiu ako svetlo. Tento typ rekombinácie je významný v polovodičových laseroch a svetelných diódach (LED), ale nie je dominantný v kremíkových solárnych článkoch.
2. Augerova rekombinácia
Augerova rekombinácia je opačný proces ako nárazová ionizácia. Keď sa elektrón a diera rekombinujú, prebytočná energia sa prenesie na iný elektrón namiesto toho, aby sa uvoľnila ako svetlo. Excitovaný elektrón sa potom uvoľní späť do pôvodného stavu a uvoľní fonóny (vibračná energia). Augerova rekombinácia sa stáva obzvlášť výraznou v silne dopovaných materiáloch, najmä keď koncentrácia nečistôt presiahne 10¹⁷ cm⁻³, čo z nej robí dominantný rekombinačný proces v takýchto prípadoch.
3. Rekombinácia s pomocou pascí
Nečistoty a defekty v polovodičoch vytvárajú povolené energetické hladiny v rámci zakázaného pásma. Tieto energetické hladiny defektov umožňujú dvojstupňový proces rekombinácie: elektrón sa najprv uvoľní z vodivostného pásma na úroveň defektu a potom do valenčného pásma, kde rekombinuje s dierou. Tento proces je vysoko účinný pri podpore rekombinácie a môže významne ovplyvniť výkon solárnych článkov.
4. Povrchová rekombinácia
Povrch polovodiča možno vnímať ako oblasť s vysokou koncentráciou defektov v dôsledku ukončenia kryštálovej štruktúry. Tieto povrchové defekty vytvárajú v zakázanom pásme početné energetické stavy, kde môže ľahko dochádzať k rekombinácii. Povrchová rekombinácia je významným faktorom, pretože kryštálová štruktúra na povrchu je veľmi nepravidelná, čo zvyšuje pravdepodobnosť výskytu rekombinácie v týchto oblastiach.
Záver
V praktických solárnych článkoch tieto rekombinačné mechanizmy prispievajú k celkovým stratám výkonu. Úlohou konštruktérov článkov je minimalizovať tieto straty, aby sa zlepšila účinnosť. Každý rekombinačný proces predstavuje rôzne výzvy a ich prekonanie prostredníctvom výberu materiálu, pasivácie povrchu a optimalizovaných úrovní dopovania je nevyhnutné pre zlepšenie výkonu solárnych článkov. Okrem toho odlišné konštrukčné prvky odlišujú rôzne komerčné solárne články na trhu, čo ovplyvňuje ich účinnosť a aplikačný potenciál.
