什么是量子效率(Quantum Efficiency)？

量子效率是对光敏器件电光敏性的一种测量。光活性表面利用来自入射光子的能量来产生电子-空穴对，光子的能量增加了电子的能级，使电子离开了价带，电子被束缚在单个原子上，并进入导带，在那里它可以自由地穿过材料的整个原子...

量子效率是对光敏器件电光敏性的一种测量。光活性表面利用来自入射光子的能量来产生电子-空穴对，光子的能量增加了电子的能级，使电子离开了价带，电子被束缚在单个原子上，并进入导带，在那里它可以自由地穿过材料的整个原子晶格。光子在撞击光活性表面时产生电子-空穴对的百分比越高，量子效率越高。量子效率是许多现代技术的一个重要特征，尤其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。带钻人的光子能量随着光子波长的变化而变化，一个设备的量子效率会因不同波长的光而变化。不同结构的材料在吸收和反射不同波长的过程中会有所不同，这是决定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，但基于其他光活性物质的细胞也存在，如碲化镉和硒化铜铟镓，无论是单独使用还是组合使用。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。这些器件通过掺杂硼的外延硅层收集光子，它产生电荷，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进行处理或以数字方式记录。电荷耦合器件通常用于天文和生物等科学应用中，需要很高的精度和灵敏度，量子效率可以达到90%或更高。在太阳能电池中，量子效率有时分为两种测量方法，外部量子效率和内部量子效率。外部效率是指所有撞击太阳能电池的光子的百分比，这些光子产生的电子-空穴对被电池成功收集。量子效率只计算那些击中电池但没有被反射或传输出去的光子低的内部效率表明太多的电子被提升到传导能级，正在失去它们的能量，并再次附着在价态的原子上，一种称为复合的过程。外部效率低可能是内部效率低的反映，也可能意味着到达电池的大量光无法使用，因为它被电池反射掉或允许通过电池。一旦电子开始进入传导带，太阳能电池的设计控制了它们的运动方向，产生了直流电。由于量子效率的提高意味着更多的电子可以进入导带并被成功地收集起来，更高的效率使得产生更多的能量成为可能。大多数太阳能电池的设计都是为了在地球大气中最常见的光波（即可见光谱）中最大限度地提高量子效率，尽管也开发了利用红外线或紫外线的专门太阳能电池。

发表于 2020-09-16 15:28
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分类：文化艺术

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