复合的种类

存在于导带中的任何电子都处于亚稳定状态，并且最终将稳定回到价带中的较低能量位置。当这种情况发生时，它必须进入空价带状态。因此，当电子稳定回到价带时，它也有效地去除了一个空穴。这个过程称为复合。单晶半导体中存在三种基本的复合类型。它们是：

• 辐射复合；
• 俄歇复合1；和
• - 缺陷辅助复合2,3

下面的动画和文字中进行了描述：

动画以图形方式演示复合机制。

辐射（带间）复合

辐射复合是直接带隙半导体中占主导地位的复合机制。发光二极管 (LED) 产生的光是半导体器件中辐射复合最明显的例子。聚光器和空间太阳能电池通常由直接带隙材料（如砷化镓等）制成，其辐射复合占主导地位。然而，大多数地面太阳能电池是由硅制成的，硅是一种间接带隙半导体，辐射复合极低，通常被忽视。辐射复合的主要特征是：

• 在辐射复合中，导带中的电子直接与价带中的空穴结合并释放光子；并且
• 释放的光子具有与带隙相似的能量，因此仅被微弱地吸收，从而可以离开半导体。

通过缺陷能级复合

通过缺陷的复合，以前称为肖克利-雷德-霍尔（SRH 或 RHS）复合，通过带隙中的陷阱能级或缺陷能级发生。缺陷复合有两步过程：

• 电子（或空穴）被禁区内的能态捕获，该禁区是通过晶格中的缺陷引入的。这些缺陷可能是无意引入的，也可能是故意引入到材料中的，例如在对材料进行掺杂时；
• 如果空穴（或电子）在电子被热重新激发到导带之前上升到相同的能态，那么它就会复合。

载流子进入禁带能级的速率取决于被引入能级到任一能带边缘的距离。因此，如果被引入能级靠近任一能带边缘，则复合的可能性较小，因为电子可能被重新激发到导带边缘，而不是与从价带移动到相同能态的空穴复合。因此，能隙中间附近的能级对于复合非常有效。

俄歇复合

俄歇复合涉及三个载流子。一个电子和一个空穴复合，但能量不是以热或光子的形式释放，而是传递给第三个载流子，即导带中的电子。然后该电子热化重新回到导带边缘。

俄歇复合在高载流子浓度时最为重要，这种高浓度通常由重度掺杂或阳光聚集照射造成。在硅基太阳能电池（最普遍）中，俄歇复合限制了其寿命和最终效率。材料掺杂越重，俄歇复合寿命越短。

各种复合机制的量级大小可在PV Lighthouse Recombination Calculator”中找到。

• 1. P. Auger, “Sur les rayons β secondaires produits dans un gaz par des rayons X”, C.R.A.S., vol. 177, pp. 169-171, 1923.
• 2. W. Shockley and Read, W. T., “Statistics of the Recombinations of Holes and Electrons”, Physical Review, vol. 87, p. 835, 1952.
• 3. R. N. Hall, “Electron-Hole Recombination in Germanium”, Phys. Rev., vol. 87, p. 387, 1952.