Hvad er Quantum Efficiency?

Quantum effektivitet er et mål for, hvor elektrisk lysfølsomme en lysfølsom enhed er. Fotoreaktive overflader bruge energien fra indkommende fotoner til at skabe elektron-hul par, hvor fotonens energi øger energiniveauet af en elektron og giver elektronen at forlade valensbånd, hvor elektroner er bundet til enkelte atomer, og indtast ledningsbåndet , hvor det kan bevæge sig frit gennem hele atomare gitter af materialet. Jo højere procentdel af fotoner, der producerer en elektron-hul par ved slående fotoreaktive overflade, jo højere kvante effektivitet. Quantum effektivitet er en vigtig egenskab ved en række moderne teknologier, især fotovoltaiske solceller bruges til at generere elektricitet, samt fotografisk film og CCD-sensorer.

Fotonenergi varierer med fotonens bølgelængde og en enheds quantum effektivitet kan variere for forskellige bølgelængder af lys. Forskellige konfigurationer af materialer varierer i, hvordan de absorberer og reflekterer forskellige bølgelængder, og det er en vigtig faktor i hvilke stoffer der anvendes i forskellige lysfølsomme enheder. Den mest almindelige materiale til solceller er krystallinsk silicium, men celler baseret på andre fotoreaktive stoffer såsom cadmiumtellurid og kobber indium gallium selenid, findes også. Fotografiske film bruger sølvbromid, sølvchlorid eller sølviodid, enten alene eller i kombination.

De højeste quantum effektivitet er produceret af CCD-sensorer, der anvendes til digital fotografering og høj opløsning billeddannelse. Disse enheder indsamle fotoner med et lag af epitaksiale silicium doteret med bor, som skaber elektriske ladninger, som derefter skiftes gennem en række af kondensatorer for at en afgift forstærker. Ladningen forstærker omdanner de afgifter i en række spændinger, der kan behandles som et analogt signal eller optages digitalt. CCD-sensorer, som bruges ofte i videnskabelige applikationer såsom astronomi og biologi, der kræver stor præcision og følsomhed, kan have kvante virkningsgrad på 90 procent eller mere.

I solceller, er kvante effektivitet undertiden delt i to målinger, ekstern quantum effektivitet og intern quantum effektivitet. Ekstern effektivitet er en måling af den procentdel af alle fotoner slående solcellen, der producerer en elektron-hul par, held indsamlet af cellen. Quantum effektivitet tæller kun de fotoner slående den celle, der ikke blev afspejlet væk eller sendes ud af cellen. Dårlig interne effektivitet viser, at alt for mange elektroner, der var blevet rejst op til ledning niveau er ved at miste deres energi og igen blive bundet til et atom i valens niveau, en proces, der kaldes rekombination. Dårlig ekstern effektivitet kan enten være en afspejling af dårlig intern effektivitet eller kan betyde, at store mængder af lys, der når cellen er ikke tilgængelige til brug, fordi den reflekteres bort af cellen eller lov til at passere igennem det.

Når elektroner begynde at flytte ind ledningsbåndet, design af solcellen styrer retningen af ​​deres bevægelse til at skabe en strøm af jævnstrøm elektricitet. Som højere kvante effektivitet betyder, at flere elektroner kan indtaste conduction band og held indsamles, højere effektivitet gør det muligt at generere mere strøm. De fleste solceller er designet til at maksimere quantum effektivitet i bølgelængder af lys mest almindelige i jordens atmosfære, nemlig det synlige spektrum, selv om specialiserede solceller at udnytte infrarød eller ultraviolet lys er også blevet udviklet.


© 2020 Zajacperrone.com | Contact us: webmaster# zajacperrone.com