양자 효율이란?

양자 효율은 감광 장치가 얼마나 전기적으로 감광성인지를 측정 한 것입니다. 광 반응 표면은 들어오는 광자로부터의 에너지를 사용하여 전자-정공 쌍을 생성하는데, 여기에서 광자 에너지는 전자의 에너지 수준을 증가시키고 전자는 원자가 밴드를 떠나 전자가 개별 원자에 결합되어 전도 밴드로 들어가게한다 재료의 전체 원자 격자를 통해 자유롭게 이동할 수 있습니다. 광 반응 표면에 부딪 칠 때 전자-정공 쌍을 생성하는 광자의 백분율이 높을수록 양자 효율이 높아진다. 양자 효율은 많은 현대 기술, 특히 전기를 생성하는 데 사용되는 광전지 태양 전지, 사진 필름 및 전하 결합 장치의 중요한 특성입니다.

광자 에너지는 광자의 파장에 따라 달라지며 장치의 양자 효율은 빛의 파장에 따라 달라질 수 있습니다. 재료의 다른 구성은 서로 다른 파장을 흡수하고 반사하는 방법이 다양하며, 이는 다른 감광성 장치에 사용되는 물질의 중요한 요소입니다. 태양 전지를위한 가장 일반적인 물질은 결정질 실리콘이지만, 카드뮴 텔루 라이드 및 구리 인듐 갈륨 셀레 나이드와 같은 다른 광 반응성 물질에 기초한 셀도 존재한다. 사진 필름은 브롬화은, 염화은 또는 요오드화은을 단독으로 또는 조합하여 사용한다.

최고의 양자 효율은 디지털 사진 및 고해상도 이미징에 사용되는 전하 결합 장치에 의해 생성됩니다. 이 소자는 붕소로 도핑 된 에피 택셜 실리콘 층으로 광자를 수집하여 전하를 생성 한 다음 일련의 커패시터를 통해 전하 증폭기로 이동시킨다. 전하 증폭기는 전하를 아날로그 신호로 처리하거나 디지털 방식으로 기록 할 수있는 일련의 전압으로 변환합니다. 높은 정밀도와 감도를 요구하는 천문학 및 생물학과 같은 과학 응용 분야에서 자주 사용되는 전하 결합 장치는 90 % 이상의 양자 효율을 가질 수 있습니다.

태양 전지에서 양자 효율은 때때로 외부 양자 효율과 내부 양자 효율의 두 가지 측정으로 나뉩니다. 외부 효율은 전지에 의해 성공적으로 수집 된 전자-정공 쌍을 생성하는 태양 전지를 타격하는 모든 광자의 백분율의 측정치이다. 양자 효율은 세포 밖으로 반사되거나 세포 밖으로 전달되지 않은 세포에 부딪 치는 광자만을 계산합니다. 내부 효율이 낮 으면 전도 수준까지 올라간 전자가 너무 많으면 에너지를 잃고 원자가 수준의 원자에 다시 결합하는 과정 (재조합이라고 함)이 나타납니다. 외부 효율이 나쁘면 내부 효율이 나쁘거나 셀에 도달하는 많은 양의 빛이 셀에 의해 반사되거나 통과 할 수 있기 때문에 사용할 수 없습니다.

전자가 전도 대역으로 이동하기 시작하면 태양 전지의 디자인은 이동 방향을 제어하여 직류 전기의 흐름을 만듭니다. 양자 효율이 높을수록 더 많은 전자가 전도대에 들어가 성공적으로 수집 될 수 있으므로 효율이 높을수록 더 많은 전력을 생성 할 수 있습니다. 대부분의 태양 전지는 적외선 또는 자외선을 이용하는 특수한 태양 전지가 개발되었지만 지구 대기에서 가장 일반적인 빛의 파장, 즉 가시 스펙트럼에서 양자 효율을 최대화하도록 설계되었습니다.