内量子效率计算公式

问题描述

精选答案

太阳能电池的能量转化效率(η)，就是当太阳能电池外接电路时转化的（将吸收的光转化为电能）与收集的功率百分比。在标准测试环境下(STC)，太阳能电池能量转化效率是通过用太阳能电池的最大功率(Pm)，除以入射光的辅照度(E)和太阳能电池表面面积(Ac)： Η=Pm/(E×Ac)

你这里说的量子效率应该是外量子效率，量子效率的横坐标是光波波长或者光子能量，外量子效率在光谱范围的积分就是电池的光生电流，电流乘以电压以及填充因子等于转换效率。

量子效率= 外量子效率（EQE-External Quantum Efficiency）×内量子效率（IQE-Internal Quantum Efficiency ）

内量子效率由材料特性和pn特性决定；外量子效率由内量子效率、 器件的light trapping 决定

太阳能电池的转换效率是由量子效率和入射光光谱结构决定。

EQE就是落到电池上的光子数量和产生并收集的载流子数量之比，也就是光子通量和电流通量之比。因为有的时候一个光子并不能产生一个电子空穴对(e-h)因为各种复合的原因；又有时候一个光子可以产生n多个e-h（第三代太阳能电池），所以这个EQE的指标反映了光子的利用率。再和太阳光谱结合就可以推导出最重要的“能量转换率”来了。事实上因为在实验室的光源做不到100%和1.5G的太阳光谱一致，所以测量每个单色光点的EQE再来推算能量转换率成了最最准确的方法了（当然前提是你要有足够多的不同波长的单色光来作出一条像样的曲线，但是技术上面并不难实现现在。）

再来看IQE，射入的太阳光有的从后面透出去了（比如薄膜电池），有的从前面反射掉了，并不是太阳能电池真正利用到的部分，并不能反映真实电池的性能。于是他们把太阳光子中反射透射的部分不算，其他的部分再来做除法，就得到IQE。这个指标并不能用来得到能量转换效率，但是可以很大程度上反映电池的质量性能，推断复合的机制，提供优化的方向。比如，如果电池对蓝光反应不好，那可能是利用蓝光的emitter有哪点出了问题，比如太厚了导致载流子收集太差，等等。

太阳能电池的能量损失可以被分解为反射损失，热力学效率，再复合损失和电子阻抗损失。太阳能电池能量转化效率是由这些独立的损失综合而形成的。由于很难直接对这些参数进行测试，所以测试其它参数来代替：热力学效率，量子效率，开路电压比，和填充因子。反射损失是相对于太阳能电池外量子效率，太阳能电池量子效率低出的一部分。再复合损失是构成太阳能电池量子效率，开路电压比，和填充因子的一部分。阻抗损失主要属于填充因子，但也是构成太阳能电池量子效率，开路电压比的一小部分。