光伏量子效率的15個(gè)常見問題——每位光伏研究者都應(yīng)閱讀_PART3

內(nèi)量子效率的公式是什么？

內(nèi)量子效率（IQE）的公式通常定義為器件內(nèi)產(chǎn)生的電子空穴對或載流子的數(shù)量與其吸收的光子數(shù)量的比率。IQE 本質(zhì)上是衡量吸收的光子在器件內(nèi)轉(zhuǎn)化為電子空穴對的效率與吸收的光子總數(shù)的比較。有關(guān) IQE 的詳細(xì)解釋和具體數(shù)學(xué)表示。

在給定的場景中，太陽能電池接收 10 個(gè)光子，但有 2 個(gè)被反射而不被吸收。因此，只有8個(gè)光子進(jìn)入太陽能電池材料。其中，有 6 個(gè)導(dǎo)致電子的產(chǎn)生。要計(jì)算 IQE，給出的公式為：

根據(jù)提供的信息：

這意味著進(jìn)入太陽能電池材料的光子中有 75% 有助于電子的產(chǎn)生。IQE 是一個(gè)重要參數(shù)，因?yàn)樗懦擞捎诜瓷浠蛭幢晃盏墓庾釉斐傻膿p失。它可以更準(zhǔn)確地測量太陽能電池將吸收的光轉(zhuǎn)化為電能的材料效率。

量子效率設(shè)置為多少？

EQE（外部量子效率）的測量涉及確定光伏器件或光電探測器（如太陽能電池或光電二極管）將入射光轉(zhuǎn)換為電荷的效率。這種測量通常是通過將外部電路中產(chǎn)生的電荷載流子（如電子）的數(shù)量與入射到設(shè)備上的給定能量的光子數(shù)量進(jìn)行比較來進(jìn)行的。EQE 測量對于了解和優(yōu)化各種應(yīng)用中光子器件的性能至關(guān)重要。

該圖表示用于測量太陽能電池量子效率 (QE) 的系統(tǒng)設(shè)置。該系統(tǒng)的工作原理如下：

1. 光源：這是系統(tǒng)的主要光源，可以是提供廣譜光的燈。

2. 斬波器：斬波器是一種以固定頻率周期性地中斷光束的機(jī)械裝置。這使得鎖定放大器能夠區(qū)分來自與背景噪聲中的光脈沖同步的光電探測器的信號(hào)。

3. 單色器：該設(shè)備從光源中選擇窄帶波長，產(chǎn)生用于測試太陽能電池的單色光。

4. 監(jiān)控檢測器：位于單色儀之后，它測量單色光的強(qiáng)度，確保光源強(qiáng)度的任何變化不會(huì)影響 QE 測量的準(zhǔn)確性。

5. 輻照光學(xué)器件：這些光學(xué)器件將單色光聚焦或準(zhǔn)直到太陽能電池上。

6. 太陽能電池：這是被測設(shè)備。它將入射的單色光轉(zhuǎn)換成電流。

7. 參考：具有已知響應(yīng)的參考探測器用于校準(zhǔn)系統(tǒng)并確保準(zhǔn)確的 QE 測量。

8. 白偏光源：該光源提供恒定強(qiáng)度的背景光，用于模擬太陽光譜并使太陽能電池保持在恒定的工作點(diǎn)。

9. 鎖定放大器：這些設(shè)備用于測量來自太陽能電池和監(jiān)控探測器的電信號(hào)。由于鎖相放大器與斬波器同步，因此可以通過濾除噪聲來高精度測量來自太陽能電池的小信號(hào)。

10. 放大器：在鎖定放大器測量之前放大來自太陽能電池的電信號(hào)。

該系統(tǒng)通過確定生成的電荷載流子數(shù)量與入射到電池上的光子數(shù)量的比率，可以精確測量太陽能電池的QE 。鎖定放大器的使用對于高精度測量小信號(hào)至關(guān)重要，尤其是在存在噪聲的情況下。

繪制 IEC 60904-8 標(biāo)準(zhǔn)中量子效率測量系統(tǒng)示例的系統(tǒng)圖。

圖 第一代QE-R量子效率測量系統(tǒng)。

利用 Enlitech 的創(chuàng)新 QE-R 系統(tǒng)深入了解量子效率測試的世界，該系統(tǒng)是符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的精度和可靠性基準(zhǔn)。Enlitech 的 QE-R 系統(tǒng)專為好奇和細(xì)致的人而設(shè)計(jì)，為高精度、可靠的量子效率 (QE) 測量打開了大門，符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)因其“ FAR ”（快速、準(zhǔn)確、再現(xiàn)性）特點(diǎn)而脫穎而出：

快速：

實(shí)現(xiàn)快速 QE 測量（120 秒內(nèi) 300-1100nm），這對于鈣鈦礦太陽能電池等時(shí)間敏感的新型光伏技術(shù)至關(guān)重要。

準(zhǔn)確：

通過 NIST 可追蹤校準(zhǔn)，QE-R 提供精確的光子計(jì)數(shù)和光功率計(jì)算，并由雙光路和雙鎖定放大器支持，以降低測試不確定性。

可重復(fù)：

其可靠的設(shè)計(jì)可確保一致、高度可重復(fù)的結(jié)果，測試 GR&R 顯著低于 5%。

如何計(jì)算表觀量子效率？

量子效率 (QE) 是指光電探測器或太陽能電池等設(shè)備將入射光子轉(zhuǎn)換為電子的能力。它是衡量設(shè)備利用光子能量生成電信號(hào)的有效性的指標(biāo)。

在光電探測器中，QE 是生成的電荷載流子數(shù)量與撞擊探測器敏感區(qū)域的光子數(shù)量之比。高 QE 意味著很大比例的光子轉(zhuǎn)化為電子，表明探測器靈敏且高效。

在太陽能電池中，量子效率表示電池將光子轉(zhuǎn)化為可用電能的程度。它是評(píng)估光伏器件性能的關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)樗苯佑绊懫涔β兽D(zhuǎn)換效率。

QE 通常以百分比表示，并且會(huì)因不同波長的光而變化。它還區(qū)分了外部量子效率 (EQE) 和內(nèi)部量子效率 (IQE)，外部量子效率 (EQE) 考慮了所有入射光子，而內(nèi)部量子效率 (IQE) 僅考慮被器件有源層吸收的光子。

待續(xù)：光伏量子效率的15個(gè)常見問題——每位光伏研究者都應(yīng)閱讀_PART4

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