半导体和混合离子-电子导体器件中电子-空穴复合的等效电路建模

对太阳能转换和发光器件的理解与优化可从描述其响应的等效电路模型中获益。然而，目前缺乏对半导体中电子-空穴复合的通用模型。本研究基于其线性解析处理，提出了辐射复合和非辐射复合的等效电路模型。这些模型被集成到完整器件的电路模型中，该模型等价于一维中的线性漂移扩散方程。模型分析表明，对于大多数涉及无可移动离子的半导体情况，忽略局部电场的近似模型足以描述复合对器件响应的贡献。在混合导电器件中，局部电场对非辐射陷阱介导复合和Auger复合的影响至关重要，必须在等效电路模型中显式包含。传统半导体所使用的电阻器实际上是非辐射复合通用模型的特例，其中的晶体管通过局部电势变化进行阱控，从而实现更准确的表征。对于混合导电器件，如卤化物钙钛矿太阳能电池，适当的简化可提供解析解，描述bulk和界面极化效应，这些效应影响小信号电场、复合电流以及整体阻抗。此结果分析适用于广泛的用于太阳能转换以及其他光电和光电化学应用的材料和器件。