电致发光量子效率光谱系统：量子效率的定义与应用

什么是量子效率？

量子效率是描述系统在“输入”和“输出”之间转换能力的参数。常用于现代光电组件或相关光电效应的发光材料中。光子–电子组件可以是太阳能电池、光电传感器（光电二极管，PD）、雪崩光电二极管（APD）、电荷耦合组件（CCD）传感器、CMOS图像传感器（CIS）、发光二极管 (LED)。

01太阳能电池中的量子效率

在太阳能电池中，量子效率描述了太阳能电池将光转化为电能的能力。

太阳能电池的量子效率 (QE) 分析是一种用于评估太阳能电池将入射光转换为电能的效率的方法。该分析涉及两种主要类型的量化宽松：

1. 外部量子效率 (EQE)：EQE 测量转化为电子并贡献电流的入射光子的比例。它考虑了到达太阳能电池的所有光子，包括那些因不参与发电的层的反射和吸收而损失的光子。

2. 内部量子效率（IQE）：另一方面，IQE关注太阳能电池材料本身的效率，忽略其他层的反射和吸收等损失。它测量被吸收的光子转化为电子的比例。

量子效率分析对于确定不同波长的光发电效率以及确定太阳能电池设计和材料的改进领域至关重要。它有助于了解太阳能电池的性能限制并指导更高效光伏技术的开发。

根据量子效率测量结果分析太阳能电池的短路电流 (Jsc) 损耗。例如基极收集损耗、近红外 (NIR) 寄生吸收、前表面逃逸、抗反射涂层 (ARC) 反射率、蓝光损耗、和金属阴影。

分析量子效率损耗大小对于太阳能电池优化至关重要，使研究人员和工程师能够识别和解决特定损耗，以提高太阳能电池的整体效率。它清楚地表明太阳能电池内的哪些过程导致效率下降最显着，从而指导进一步的研究和开发工作。

02LED 中的量子效率

LED（发光二极管）的量子效率是多少？

LED是一种具有太阳能电池逆过程的主动照明光电组件。LED 的量子效率描述了有多少注入的电子转化为光子，称为电致发光现象。LED 有两种类型的量子效率。一种是外量子效率（EQE），另一种是内量子效率（IQE）。LED 的 IQE 定义为每单位时间注入的电子数变成每单位时间（LED 器件内部）的光子数。LED 的 IQE 公式为：

LED 的 EQE 定义为每单位时间注入的电子数量转换为每单位时间（在 LED 器件之外）的“发光光子”数量。

LED的EQE公式为：

LED 的 IQE 和 EQE 的区别在于光提取效率 (LEE)。关系是：

因此，LEE 的公式为：

IQE 表征了 LED 有源层将注入的电子转换为光子的能力。LEE代表LED组件结构设计的光提取能力，包括层结构和层折射率n匹配。EQE是LED电能在整个器件之外转化为光能的能力。

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审核编辑 黄宇