量子効率とは何ですか？

量子効率は、光感受性デバイスがどれほど電気感受性であるかを測定することです。光反応性表面は、入ってくる光子からのエネルギーを使用して電子穴ペアを作成します。このペアでは、光子のエネルギーが電子のエネルギーレベルを増加させ、電子が個々の原子に結合し、材料の原子格子全体を自由に移動できる伝導帯に電子が結合し、伝導帯に移動できる原子価帯を残します。光反応性表面に衝突すると電子穴ペアを生成する光子の割合が高いほど、その量子効率が高くなります。量子効率は、多くの最新の技術、特に電力を生成するために使用される太陽光発電太陽電池、および写真膜と電荷結合デバイスの重要な特徴です。材料のさまざまな構成Sは、それらが異なる波長を吸収して反映する方法によって異なります。これは、さまざまな光感受性デバイスで使用される物質の重要な要素です。太陽電池の最も一般的な材料は結晶性シリコンですが、テルライドカドミウムやセレニドの銅インジウムガリウムなどの他の光反応性物質に基づく細胞も存在します。写真フィルムでは、臭化銀、塩化銀、またはヨウ化銀を使用して、単独または組み合わせて使用​​しています。

最高の量子効率は、デジタル写真と高解像度イメージングに使用される電荷​​結合デバイスによって生成されます。これらのデバイスは、ホウ素をドープしたエピタキシャルシリコンの層で光子を収集し、電荷を作成し、一連のコンデンサを介して電荷増幅器に移動します。電荷アンプは、電荷をアナログ信号として処理したり、デジタルで記録したりできる一連の電圧に変換します。大規模な精度と感度を必要とする天文学や生物学などの科学的用途でよく使用される電荷​​結合デバイスは、90％以上の量子効率を持つことができます。

太陽電池では、量子効率が2つの測定、外部量子効率と内部量子効率に分割されることがあります。外部効率とは、セルによって正常に収集される電子穴ペアを生成する太陽電池を縞模様にするすべての光子の割合の測定です。 Quantum Efficiencyは、細胞を攻撃したり、細胞から送信したりしない細胞に衝突する光子のみをカウントします。内部効率が悪いとは、伝導レベルまで上げられた電子が多すぎてエネルギーが失われ、再び再結合と呼ばれるプロセスである原子にアトリムに付着していることを示しています。外部効率の低下は、内部効率が悪いことを反映しているか、その大量の光の範囲を意味する可能性がありますセルは、セルによって反射されているか、それを通過することを許可されているため、使用することはできません。

電子は伝導帯に移動し始めると、太陽電池の設計が動きの方向を制御して、直接電流の流れを作り出します。量子効率が高いということは、より多くの電子が伝導帯に入り、成功裏に収集できることを意味するため、より高い効率により、より多くの電力を生成することができます。ほとんどの太陽電池は、地球の大気で最も一般的な光の波長の量子効率を最大化するように設計されています。