Was ist die Quanteneffizienz?

Quanteneffizienz ist eine Messung, wie elektrisch photosensitiv ein photosensitives Gerät ist.Photoreaktive Oberflächen Verwenden Sie die Energie von eingehenden Photonen, um Elektronenlochpaare zu erzeugen, bei denen die Energie der Photonen den Energieniveau eines Elektrons erhöht und das Elektron das Valenzband verlässt, wo die Elektronen an einzelne Atome gebunden sind, und in das Leitungsband eintreten, wo es sich frei durch das gesamte Atomgitter des Materials bewegen kann.Je höher der Prozentsatz der Photonen, die ein Elektronenlochpaar produzieren, wenn sie die photoreaktive Oberfläche schlägt, desto höher ist die Quanteneffizienz.Quanteneffizienz ist ein wichtiges Merkmal einer Reihe moderner Technologien, insbesondere für Photovoltaik-Solarzellen, die zur Erzeugung von Elektrizität verwendet werden, sowie fotografische Film- und Ladungsgekoppelte Geräte.

Die Photonenenergie variiert mit der Photonenwellenlänge und der Quantum-Effizienz von Geräten kann die Photonen-Energie variiert.variieren für verschiedene Lichtwellenlängen.Unterschiedliche Materialkonfigurationen variieren in der Art und Weise, wie sie unterschiedliche Wellenlängen absorbieren und widerspiegeln, und dies ist ein wichtiger Faktor für die Verwendung von Substanzen in verschiedenen photosensitiven Geräten.Das häufigste Material für Solarzellen ist kristallines Silizium, aber auch Zellen, die auf anderen photoreaktiven Substanzen basieren, wie Cadmium -Tellurid und Kupfer -Indium -Gallium -Selenid,.Der Fotolfilm verwendet Silberbromid, Silberchlorid oder Silberiodid, entweder allein oder in Kombination.

Die höchsten Quantenwirkungsgrade werden durch Ladungsgeräte erzeugt, die für digitale Fotografie und hochauflösende Bildgebung verwendet werden.Diese Geräte sammeln Photonen mit einer Schicht epitaxiale Silizium, die mit Bor dotiert ist, was elektrische Ladungen erzeugt, die dann durch eine Reihe von Kondensatoren zu einem Ladungsverstärker verschoben werden.Der Ladungsverstärker wandelt die Ladungen in eine Reihe von Spannungen um, die als analoges Signal verarbeitet oder digital aufgezeichnet werden können.Ladungsgekoppelte Geräte, die häufig in wissenschaftlichen Anwendungen wie Astronomie und Biologie verwendet werden, die große Präzision und Empfindlichkeit erfordern, können Quantenwirksamkeit von 90 Prozent oder mehr haben.Quanteneffizienz und interne Quanteneffizienz.Die externe Effizienz ist eine Messung des Prozentsatzes aller Photonen, die die Solarzelle treffen, die ein Elektronenlochpaar produziert, das erfolgreich von der Zelle gesammelt wird.Die Quanteneffizienz zählt nur diejenigen Photonen, die die Zelle schlagen, die nicht aus der Zelle reflektiert oder übertragen wurden.Eine schlechte interne Effizienz zeigt, dass zu viele Elektronen, die bis zum Leitungsniveau angehoben worden waren, ihre Energie verlieren und erneut an ein Atom im Valenzebene gebunden sind, ein Prozess, der als Rekombination bezeichnet wird.Schlechte externe Effizienz kann entweder ein Spiegelbild einer schlechten internen Effizienz sein oder bedeuten, dass große Mengen des Lichts, das die Zelle erreichtIn das Leitungsband steuert das Design der Solarzellen die Richtung ihrer Bewegung, um einen Strom mit Gleichstromstrom zu erzeugen.Da eine höhere Quanteneffizienz bedeutet, dass mehr Elektronen in das Leitungsband eintreten und erfolgreich gesammelt werden können, ermöglicht es eine höhere Effizienz, mehr Leistung zu erzeugen.Die meisten Solarzellen sind so konzipiert, dass die Quanteneffizienz in den Wellenlängen des Lichts maximiert wird, die in der Erdatmosphäre am häufigsten sind, nämlich das sichtbare Spektrum, obwohl auch spezialisierte Solarzellen zum Nutzung von Infrarot- oder Ultraviolettlicht entwickelt wurden.