Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Свойства светочувствительных устройств
Property of photosensitive devices
Термин «квантовая эффективность» (КЭ) может применяться к отношению числа падающих фотонов к числу преобразованных электронов (IPCE) в светочувствительном устройстве, либо относиться к туннельно-магниторезистивному (ТМР) эффекту в магнитном туннельном переходе. В данной статье термин рассматривается как мера электрической чувствительности устройства к свету. В приборе с зарядовой связью (ПЗС) или другом фотодетекторе, это отношение между количеством носителей заряда, собранных на любом из выводов, и количеством фотонов, достигающих фоточувствительной поверхности устройства. Как отношение, КЭ является безразмерной величиной, но тесно связана с фоточувствительностью, которая выражается в амперах на ватт. Поскольку энергия фотона обратно пропорциональна его длине волны, КЭ часто измеряется в диапазоне различных длин волн для характеристики эффективности устройства на каждом энергетическом уровне фотона. Для типичных полупроводниковых фотодетекторов КЭ падает до нуля для фотонов, энергия которых ниже ширины запрещенной зоны. Фотографическая пленка обычно имеет КЭ значительно меньше 10%, в то время как ПЗС могут иметь КЭ более 90% на определенных длинах волн.
The term quantum efficiency (QE) may apply to incident photon to converted electron (IPCE) ratio of a photosensitive device, or it may refer to the TMR effect of a magnetic tunnel junction. This article deals with the term as a measurement of a device's electrical sensitivity to light. In a charge coupled device (CCD) or other photodetector, it is the ratio between the number of charge carriers collected at either terminal and the number of photons hitting the device's photoreactive surface. As a ratio, QE is dimensionless, but it is closely related to the responsivity, which is expressed in amps per watt. Since the energy of a photon is inversely proportional to its wavelength, QE is often measured over a range of different wavelengths to characterize a device's efficiency at each photon energy level. For typical semiconductor photodetectors, QE drops to zero for photons whose energy is below the band gap. A photographic film typically has a QE of much less than 10%, while CCDs can have a QE of well over 90% at some wavelengths.
КВ солнечных элементов
Квантовая эффективность солнечного элемента показывает, какой ток элемент будет генерировать при облучении фотонами определенной длины волны. Интегрируя квантовую эффективность по всему солнечному электромагнитному спектру, можно оценить ток, который элемент произведет при воздействии солнечного света. Отношение полученной выработки энергии к максимально возможной выработке энергии для элемента (то есть, если бы квантовая эффективность была 100% во всем спектре) определяет общую эффективность преобразования энергии элемента. Важно отметить, что в случае генерации множественных экситонов (MEG) квантовая эффективность может превышать 100%, поскольку энергия падающих фотонов более чем в два раза превышает ширину запрещенной зоны, и они способны создавать две или более электронно-дырочных пар на один падающий фотон.
A solar cell's quantum efficiency value indicates the amount of current that the cell will produce when irradiated by photons of a particular wavelength. If the cell's quantum efficiency is integrated over the whole solar electromagnetic spectrum, one can evaluate the amount of current that the cell will produce when exposed to sunlight. The ratio between this energy production value and the highest possible energy production value for the cell (i. e., if the QE were 100% over the whole spectrum) gives the cell's overall energy conversion efficiency value. Note that in the event of multiple exciton generation (MEG), quantum efficiencies of greater than 100% may be achieved since the incident photons have more than twice the band gap energy and can create two or more electron hole pairs per incident photon.
Картографирование EQE
Обычное измерение КФП (EQE) дает эффективность всего устройства. Однако часто бывает полезно иметь карту КФП на большой площади устройства. Такое картирование обеспечивает эффективный способ визуализации однородности и/или дефектов в образце. Это было реализовано исследователями из Института исследований и разработок в области фотоэлектрической энергии (IRDEP), которые рассчитали карту КФП на основе измерений электролюминесценции, выполненных с помощью гиперспектрального визуализатора.
Conventional measurement of the EQE will give the efficiency of the overall device. However it is often useful to have a map of the EQE over large area of the device. This mapping provides an efficient way to visualize the homogeneity and/or the defects in the sample. It was realized by researchers from the Institute of Researcher and Development on Photovoltaic Energy (IRDEP) who calculated the EQE mapping from electroluminescence measurements taken with a hyperspectral imager.