Apa itu efisiensi kuantum?

Efisiensi kuantum adalah pengukuran seberapa fotosensitif perangkat fotosensitif secara elektrik.Permukaan fotoreaktif menggunakan energi dari foton yang masuk untuk membuat pasangan lubang elektron, di mana energi foton meningkatkan tingkat energi elektron dan memungkinkan elektron untuk meninggalkan pita valensi, di mana elektron terikat pada atom individu, dan memasuki pita konduksi, di mana ia dapat bergerak bebas melalui seluruh kisi atom material.Semakin tinggi persentase foton yang menghasilkan pasangan lubang elektron setelah menyerang permukaan fotoreaktif, semakin tinggi efisiensi kuantumnya.Efisiensi kuantum adalah karakteristik penting dari sejumlah teknologi modern, terutama sel surya fotovoltaik yang digunakan untuk menghasilkan listrik, serta film fotografi dan perangkat yang dipasangkan.bervariasi untuk panjang gelombang cahaya yang berbeda.Konfigurasi bahan yang berbeda bervariasi dalam cara mereka menyerap dan mencerminkan panjang gelombang yang berbeda, dan ini merupakan faktor penting dalam zat apa yang digunakan dalam perangkat fotosensitif yang berbeda.Bahan yang paling umum untuk sel surya adalah silikon kristal, tetapi sel berdasarkan zat fotoreaktif lainnya, seperti kadmium telluride dan tembaga indium gallium selenide, juga ada.Film fotografi menggunakan perak bromida, perak klorida, atau iodida perak, baik sendiri atau dalam kombinasi.

Efisiensi kuantum tertinggi diproduksi oleh perangkat yang digabungkan dengan biaya yang digunakan untuk fotografi digital dan pencitraan resolusi tinggi.Perangkat ini mengumpulkan foton dengan lapisan silikon epitaxial yang didoping dengan boron, yang menciptakan muatan listrik yang kemudian digeser melalui serangkaian kapasitor ke penguat muatan.Penguat muatan mengubah muatan menjadi serangkaian tegangan yang dapat diproses sebagai sinyal analog atau direkam secara digital.Perangkat yang dipasangkan, yang sering digunakan dalam aplikasi ilmiah seperti astronomi dan biologi yang membutuhkan ketepatan dan sensitivitas yang besar, dapat memiliki efisiensi kuantum 90 persen atau lebih.

dalam sel surya, efisiensi kuantum kadang-kadang dibagi menjadi dua pengukuran, eksternalefisiensi kuantum dan efisiensi kuantum internal.Efisiensi eksternal adalah pengukuran persentase semua foton yang menyerang sel surya yang menghasilkan pasangan lubang elektron yang berhasil dikumpulkan oleh sel.Efisiensi kuantum hanya menghitung foton yang menyerang sel yang tidak dipantulkan atau ditransmisikan keluar dari sel.Efisiensi internal yang buruk menunjukkan bahwa terlalu banyak elektron yang telah dinaikkan hingga tingkat konduksi kehilangan energi mereka dan sekali lagi melekat pada atom di tingkat valensi, suatu proses yang disebut rekombinasi.Efisiensi eksternal yang buruk dapat berupa refleksi dari efisiensi internal yang buruk atau dapat berarti bahwa sejumlah besar cahaya yang mencapai sel tidak tersedia untuk digunakan karena sedang dipantulkan oleh sel atau dibiarkan melewatinya.

Begitu elektron mulai bergerakKe dalam pita konduksi, desain sel surya mengontrol arah gerakan mereka untuk menciptakan aliran listrik arus searah.Karena efisiensi kuantum yang lebih tinggi berarti bahwa lebih banyak elektron dapat memasuki pita konduksi dan berhasil dikumpulkan, efisiensi yang lebih tinggi memungkinkan untuk menghasilkan lebih banyak daya.Sebagian besar sel surya dirancang untuk memaksimalkan efisiensi kuantum dalam panjang gelombang cahaya yang paling umum di atmosfer Bumi, yaitu spektrum yang terlihat, meskipun sel surya khusus untuk mengeksploitasi inframerah atau cahaya ultraviolet juga telah dikembangkan.