什么是量子效率?(quantum efficiency?)

量子效率是一种测量光敏器件电光敏性的方法。光活性表面利用来自入射光子的能量来创建电子-空穴对,光子的能量增加了电子的能级,并允许电子离开价带,在价带中电子与单个原子结合,然后进入导带,它可以在材料的整个原子晶格中自由移动。撞击光活性表面时产生电子-空穴对的光子百分比越高,其量子效率越高。量子效率是许多现代技术的重要特征,最显著的是用于发电的光伏太阳能电池,以及照相胶片和电荷耦合器件。。...

量子效率是一种测量光敏器件电光敏性的方法。光活性表面利用来自入射光子的能量来创建电子-空穴对,光子的能量增加了电子的能级,并允许电子离开价带,在价带中电子与单个原子结合,然后进入导带,它可以在材料的整个原子晶格中自由移动。撞击光活性表面时产生电子-空穴对的光子百分比越高,其量子效率越高。量子效率是许多现代技术的重要特征,最显著的是用于发电的光伏太阳能电池,以及照相胶片和电荷耦合器件。。

光子能量随光子的波长而变化,而设备的量子效率因光的不同波长而不同。不同结构的材料吸收和反射不同波长的方式不同,这是不同光敏器件中使用何种物质的一个重要因素。太阳能电池最常见的材料是晶体硅,但也存在基于其他光活性物质的电池,如碲化镉和硒化铜铟镓。照相胶片使用溴化银、氯化银或碘化银,单独使用或组合使用。。

最高的量子效率是由用于数字摄影和高分辨率成像的电荷耦合器件产生的。这些设备通过一层掺硼的外延硅收集光子,产生电荷,然后通过一系列电容器转移到电荷放大器。电荷放大器将电荷转换成一系列电压,这些电压可以作为模拟信号处理或数字记录。电荷耦合器件通常用于天文和生物学等需要极高精度和灵敏度的科学应用中,其量子效率可达90%或更高。。

在太阳能电池中,量子效率有时分为两种测量,外部量子效率和内部量子效率。外部效率是对所有撞击太阳能电池的光子的百分比的测量,这些光子产生的电子-空穴对被太阳能电池成功收集。量子效率只计算撞击细胞的光子,这些光子没有被反射或透射出去。较差的内部效率表明,太多已经上升到传导水平的电子正在失去能量,并再次在价态水平上与原子相连,这一过程称为复合。外部效率差可能是内部效率差的反映,也可能意味着到达电池的大量光无法使用,因为它被电池反射或允许通过电池。。

一旦电子开始进入导带,太阳能电池的设计就会控制它们的运动方向,从而产生直流电。由于更高的量子效率意味着更多的电子可以进入导带并被成功收集,因此更高的量子效率使产生更多能量成为可能。大多数太阳能电池的设计都是为了最大限度地提高地球大气中最常见的光波长(即可见光谱)的量子效率,尽管也开发了利用红外光或紫外光的专用太阳能电池。。

  • 发表于 2022-01-29 02:41
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  • 分类:科学

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