Ефикасност соларних ћелија се смањује када се електрон-шупљински парови рекомбинују пре него што се могу ефикасно искористити. Када полупроводник апсорбује светлост на одговарајућој таласној дужини, генеришу се електрон-шупљински парови. Под осветљењем, концентрација носилаца у материјалу прелази своју равнотежну вредност. Када се извор светлости уклони, концентрација носилаца се враћа у равнотежно стање у процесу који се обично назива рекомбинација. У наставку је наведено неколико различитих механизама рекомбинације:
1. Радијативна рекомбинација
Радијативна рекомбинација је обрнут процес од апсорпције светлости, где електрон прелази из стања високе енергије назад у стање ниже енергије, ослобађајући вишак енергије као светлост. Ова врста рекомбинације је значајна код полупроводничких ласера и светлосних диода (ЛЕД), али није доминантна код силицијумских соларних ћелија.
2. Ожеова рекомбинација
Ожерова рекомбинација је обрнути процес од ударне јонизације. Када се електрон и шупљина рекомбинују, вишак енергије се преноси на други електрон уместо да се ослободи као светлост. Побуђени електрон се затим релаксира назад у своје првобитно стање, ослобађајући фононе (вибрациону енергију). Ожерова рекомбинација постаје посебно изражена у јако допираним материјалима, посебно када концентрација нечистоћа прелази 10¹⁷ cm⁻³, што је чини доминантним процесом рекомбинације у таквим случајевима.
3. Рекомбинација потпомогнута замкама
Нечистоће и дефекти у полупроводницима стварају дозвољене енергетске нивое унутар забрањене зоне. Ови нивои енергије дефекта олакшавају двостепени процес рекомбинације: електрон се прво релаксира из проводне зоне на ниво дефекта, а затим у валентну зону, где се рекомбинује са шупљином. Овај процес је веома ефикасан у подстицању рекомбинације и може значајно утицати на перформансе соларних ћелија.
4. Површинска рекомбинација
Површина полупроводника може се посматрати као подручје са високом концентрацијом дефеката због завршетка кристалне структуре. Ови површински дефекти стварају бројна енергетска стања унутар забрањене зоне, где се рекомбинација може лако догодити. Површинска рекомбинација је значајан фактор јер је кристална структура на површини веома неправилна, што чини рекомбинацију вероватнијом у овим регионима.
Закључак
У практичним соларним ћелијама, ови механизми рекомбинације доприносе укупним губицима перформанси. Задатак дизајнера ћелија је да минимизирају ове губитке како би побољшали ефикасност. Сваки процес рекомбинације представља различите изазове, а њихово превазилажење кроз избор материјала, пасивацију површине и оптимизоване нивое допирања је неопходно за побољшање перформанси соларних ћелија. Поред тога, различите карактеристике дизајна разликују различите комерцијалне соларне ћелије на тржишту, утичући на њихову ефикасност и потенцијал примене.
