如何提高产生率和复合率

根据费米—狄拉克分布可知，在T=0K时，无光照、电场、磁场等外界环境的影响的热平衡状态，费米能级以下的所有能级均被电子填满，费米能级以上则是全空的，此时材料无导电性、导热性，更无载流子的产生与复合。当温度T逐步升高（T＞0），热场的影响会使晶格通过热振动的能量量子——声子，将动能传递给电子，使束缚电子被激发成为导带电子，即发生载流子的热产生。温度越高，载流子的热产生越剧烈。另外，这些导带的电子，也会以一定的概率，释放多余的能量弛豫到基态，成为束缚电子。同样，温度越高，载流子的复合也将更加频繁。现定义单位时间、单位体积内载流子的热产生率为G^th，单位时间、单位体积内载流子的热复合率为U^th。

当材料处于温度为T的热平衡状态，载流子的热产生率和热复合率相同，即G^th=U^th。如仅考虑带间产生与复合，则

式中 G^th_e、U^th_e、G^th_h、U^th_h——分别为电子热产生率、电子热复合率、空穴热产生

率和空穴热复合率。(https://www.xing528.com)

G^th_e和G^th_h合称热产生率，U^th_e和U^th_h合称热复合率^[3]。

光照条件下，太阳电池总产生率G^total主要来源于两部分，一部分是来自于光照非平衡载流子的产生率G^net，另一部分则是热产生率G^th。同样，空穴的总复合率U^total也来自于光照非平衡载流子的复合率U^net和热复合率U^th。分别考虑电子和空穴各自的净产生率G^net_e、G^net_h和净复合率U^net_e、U^net_h，得到

根据第3章准热平衡条件下载流子的统计分布讨论可知，当太阳电池在光照条件下产生大量非平衡载流子时，太阳电池温度基本与环境平衡。所以此时，式（4.1）和式（4.2）同样成立。为简便起见，本书以后所指的产生率和复合率均为光照产生的非平衡载流子的产生率G^net和复合率U^net。若只考虑带间产生与复合，则电子净产生率和空穴净产生率相同，电子净复合率与空穴净复合率相同，即