光伏量子效率的15个常见问题——每位光伏研究者都应阅读_PART3

更新时间:2024-03-22      点击次数:138

内量子效率的公式是什么?

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内量子效率(IQE)的公式通常定义为器件内产生的电子空穴对或载流子的数量与其吸收的光子数量的比率。IQE 本质上是衡量吸收的光子在器件内转化为电子空穴对的效率与吸收的光子总数的比较。有关 IQE 的详细解释和具体数学表示。

在给定的场景中,太阳能电池接收 10 个光子,但有 2 个被反射而不被吸收。因此,只有8个光子进入太阳能电池材料。其中,有 6 个导致电子的产生。要计算 IQE,给出的公式为:

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根据提供的信息:

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这意味着进入太阳能电池材料的光子中有 75% 有助于电子的产生。IQE 是一个重要参数,因为它排除了由于反射或未被吸收的光子造成的损失。它可以更准确地测量太阳能电池将吸收的光转化为电能的材料效率。

量子效率设置为多少?

EQE(外部量子效率)的测量涉及确定光伏器件或光电探测器(如太阳能电池或光电二极管)将入射光转换为电荷的效率。这种测量通常是通过将外部电路中产生的电荷载流子(如电子)的数量与入射到设备上的给定能量的光子数量进行比较来进行的。EQE 测量对于了解和优化各种应用中光子器件的性能至关重要。

该图表示用于测量太阳能电池量子效率 (QE) 的系统设置。该系统的工作原理如下:

  1. 光源:这是系统的主要光源,可以是提供广谱光的灯。

  2. 斩波器:斩波器是一种以固定频率周期性地中断光束的机械装置。这使得锁定放大器能够区分来自与背景噪声中的光脉冲同步的光电探测器的信号。

  3. 单色器:该设备从光源中选择窄带波长,产生用于测试太阳能电池的单色光。

  4. 监控检测器:位于单色仪之后,它测量单色光的强度,确保光源强度的任何变化不会影响 QE 测量的准确性。

  5. 辐照光学器件:这些光学器件将单色光聚焦或准直到太阳能电池上。

  6. 太阳能电池:这是被测设备。它将入射的单色光转换成电流。

  7. 参考:具有已知响应的参考探测器用于校准系统并确保准确的 QE 测量。

  8. 白偏光源:该光源提供恒定强度的背景光,用于模拟太阳光谱并使太阳能电池保持在恒定的工作点。

  9. 锁定放大器:这些设备用于测量来自太阳能电池和监控探测器的电信号。由于锁相放大器与斩波器同步,因此可以通过滤除噪声来高精度测量来自太阳能电池的小信号。

  10. 放大器:在锁定放大器测量之前放大来自太阳能电池的电信号。

该系统通过确定生成的电荷载流子数量与入射到电池上的光子数量的比率,可以精确测量太阳能电池的QE 。锁定放大器的使用对于高精度测量小信号至关重要,尤其是在存在噪声的情况下。

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绘制 IEC 60904-8 标准中量子效率测量系统示例的系统图。

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图 第一代QE-R量子效率测量系统。

利用 Enlitech 的创新 QE-R 系统深入了解量子效率测试的世界,该系统是符合 IEC 标准的精度和可靠性基准。Enlitech 的 QE-R 系统专为好奇和细致的人而设计,为高精度、可靠的量子效率 (QE) 测量打开了大门,符合 IEC 标准。该系统因其“ FAR "(快速、准确、再现性)特点而脱颖而出:

快速

实现快速 QE 测量(120 秒内 300-1100nm),这对于钙钛矿太阳能电池等时间敏感的新型光伏技术至关重要。

准确

通过 NIST 可追踪校准,QE-R 提供精确的光子计数和光功率计算,并由双光路和双锁定放大器支持,以降低测试不确定性。

可重复

其可靠的设计可确保一致、高度可重复的结果,测试 GR&R 显着低于 5%。

如何计算表观量子效率?

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量子效率 (QE) 是指光电探测器或太阳能电池等设备将入射光子转换为电子的能力。它是衡量设备利用光子能量生成电信号的有效性的指标。

在光电探测器中,QE 是生成的电荷载流子数量与撞击探测器敏感区域的光子数量之比。高 QE 意味着很大比例的光子转化为电子,表明探测器灵敏且高效。

在太阳能电池中,量子效率表示电池将光子转化为可用电能的程度。它是评估光伏器件性能的关键参数,因为它直接影响其功率转换效率。

QE 通常以百分比表示,并且会因不同波长的光而变化。它还区分了外部量子效率 (EQE) 和内部量子效率 (IQE),外部量子效率 (EQE) 考虑了所有入射光子,而内部量子效率 (IQE) 仅考虑被器件有源层吸收的光子。

待续:光伏量子效率的15个常见问题——每位光伏研究者都应阅读_PART4


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