基本介紹
- 中文名：量子效率
- 外文名：quantum yield
- 學科：光電物理學
- 計算：平均光電子數與入射光子數之比
- 影響因素：光電面的表面狀態、反射等因素
- 參數作用：描述光電器件光電轉換能力
量子效率概述,量子效率簡介,量子效率分類,量子效率與感光度,太陽能電池中的量子效率,
量子效率概述
量子效率簡介
光電導器件的量子效率η，表示輸出的光電流與入射光子流之比。
圖1 矽和鍺的量子效率η與波長λ的關係曲線
圖1 矽和鍺的量子效率η與波長λ的關係曲線假設入射的單色輻射功率φ(λ)能產生N個光電子，則量子效率如下
這是個無量綱的量，它表示單位時間內每入射一個光子所能引起的載流子數。圖1分別為矽和鍺的量子效率η與波長λ的關係曲線。
量子效率分類
在注入式半導體雷射管中，單位時間內PN結區產生的光子數和注入的電子一空穴對數之比。注入二極體的載流子，一部分通過電子一空穴對複合掉，一部分通過結區的隧道效應和其他形式流走；複合的載流子一部分以光的形式放出能量，另一部分也可能將放出的能量變成晶格振動的熱能或其他形式的能量。這類複合稱為非輻射複合。內量子效率就是描述發光複合究竟在這一整個物理過程占多大比例的數量關係。但是產生的光子數不能全部射出器件之外，這是因外PN結內有吸收散射和衍射等損耗。表征器件這一性能的參數就是外量子效率，它是單位時間內輸出器件外的光子數和注入EN結區的電子-空穴對數之比。
外量子效率是一個非常重要的太陽電池參數，它可以是光子能量的函式。它是一個小於1的無量綱數。EQE(E)的大小取決於三個因素：太陽電池材料的吸收係數、光生載流子被分離的效率和載流子的輸運效率。
量子效率與感光度
量子效率是器件對光敏感性的精確測量。由於光子的能量與波長的倒數成比例，量子效率的測量通常是在一段波長範圍內進行。底片的量子效率通常少於10%，而感光耦合元件在某些波長位置具有超過90%的效率。
量子效率與感光度關係圖
量子效率與感光度關係圖對於感光耦合元件(CCD)圖像感測器的像素而言，最佳感光度就是當量子效率等於1時，不過將光電流當作感光度的測定基準時，此時感光度為多少，令人感到相當好奇。圖2是量子效率與感光度波長的相關特性。若將實際的CCD圖像感測器，所測得的感光度與波長關係，和該圖重疊，量子效率為多少即可一目了然。
太陽能電池中的量子效率
量子效率QE（Quantum Efficiency），或稱光譜回響，或光電轉化效率IPCE 等，廣義來說，就是太陽能電池的光電特性在不同波長光照條件下的數值，所謂光電特性包括：光生電流、光導等。量子效率QE和光電轉化效率IPCE均是指太陽能電池產生的電子-空穴對數目與入射到太陽能電池表面的光子數目之比。通常，我們所說的太陽能電池量子效率QE都是指外量子效率EQE，也就是說太陽能電池表面的光子反射損失是不被考慮的。
