2020-09-25 11:18:42

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光电转化效率,即入射单色光子-电子转化效率(monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency,用缩写IPCE表示),定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比.其数学表达式见公式:IPCE= 1240 Isc / (l Pin)其中Isc、l和Pin所使用的单位分别为μA cm-2 、nm和W m-2。

基本信息

  • 中文名称

    光电转化效率

  • 外文名称

    monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency

折叠 编辑本段 电流产生的过程

考虑,IPCE与光捕获效率(lightharvestingefficiency)LHE(l)、电子注入量子效率finj及注入电子在纳米晶膜与导电玻璃的后接触面(backcontact)上的收集效率fc三部分相关。见公式:

IPCE(l)=LHE(l)′finj′fc=LHE(l)′f(l)

其中finj′fc可以看作量子效率f(l)。由于0£LHE(l)£1,所以对于同一体系,IPCE(l)£f(l)。两者相比,IPCE(l)能更好地表示电池对太阳光的利用程度,因为f(l)只考虑了被吸收光的光电转化,而IPCE(l)既考虑了被吸收光的光电转化又考虑了光的吸收程度。譬如,若某电极的光捕获效率为1%,而实验测得量子效率f(l)为90%,但其IPCE(l)只有0.9%。作为太阳能电池,必须考虑所有入射光的利用,所以用IPCE(l)表示其光电转化效率更合理;作为LB膜或自组装膜敏化平板电极的研究主要用来筛选染料而不太注重光捕获效率,所以常用f(l)表示光电转化效果。在染料敏化太阳能电池中,IPCE(l)与入射光波长之间的关系曲线为光电流工作谱。

折叠 编辑本段 太阳能光伏行业

太阳能电池的IPCE是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此,太阳能电池的IPCE与太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的IPCE与光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长,太阳能电池完全吸收了所有的光子,并且我们搜集到由此产生的少数载流子(例如,电子在P型材料上),那么太阳能电池在此波长的IPCE为1。对于能量低于能带隙的光子,太阳能电池的IPCE为0。理想中的太阳能电池的IPCE是一个正方形,也就是说,对于测试的各个波长的太阳能电池IPCE是一个常数。但是,绝大多数太阳能电池的IPCE会由于再结合效应而降低,这里的电荷载流子不能流到外部电路中。用稍微专业点的术语来说的话,综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说,太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。

太阳能电池的IPCE通过用波长可调的单色光照射太阳能电池,同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的IPCE。通常太阳能电池IPCE的测试需要由宽带光源、单色仪、信号放大模块、光强校准模块、计算机控制和数据采集处理模块组成。

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