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什么是太阳能电池的量子效率?

发布时间:2021-08-09      点击次数:1749
量子效率是描述光电器件光电转换能力的一个重要参数,它是在某一特定波长下单位时间内产生的平均光电子数与入射光子数之比。
 
太阳能电池的量子效率是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此,太阳能电池的量子效率与太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的量子效率与光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长,太阳能电池*吸收了所有的光子,并且我们搜集到由此产生的少数载流子(例如,电子在Р型材料上),那么太阳能电池在此波长的量子效率为1。对于能量低于能带隙的光子,太阳能电池的量子效率为0。理想中的太阳能电池的量子效率是一个正方形,也就是说,对于测试的各个波长的太阳能电池量子效率是一个常数。但是,绝大多数太阳能电池的量子效率会由于再结合效应而降低,这里的电荷载流子不能流到外部电路中。影响吸收能力的同样的太阳能电池结构,也会影响太阳能电池的量子效率。比如,太阳能电池前表面的变化会影响表面附近产生的载流子。并且,由于短波长的光是在非常接近太阳能电池表面的地方被吸收的,在前表面的相当多的再结合将会影响太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。类似的,长波长的光是被太阳能电池的主体吸收的,并且低扩散深度会影响太阳能电池主体对长波长光的吸收能力,从而降低太阳能电池在该波长附近的太阳能电池量子效率。用稍微点的术语来说的话,综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说,太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。
 
太阳能电池量子效率,有时也被叫做IPCE,也就是太阳能电池光电转换效率(Incident-Photon-to-electron Conversion Efficiency)。
通常被提到的两种太阳能电池量子效率:
外量子效率(External Quantum Efficiency, EQE),太阳能电池的电荷载流子数目与外部入射到太阳能电池表面的一定能量的光子数目之比。
内量子效率(Internal Quantum Efficiency, IQE),太阳能电池的电荷载流子数目与外部入射到太阳能电池表面的没有被太阳能电池反射回去的,没有透射过太阳能电池的,一定能量的光子数目之比。
内量子效率通常大于外量子效率。内量子效率低则表明太阳能电池的活性层对光子的利用率低。外量子效率低也表明太阳能电池的活性层对光子的利用率低,但也可能表明光的反射、透射比较多。

 
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