淺析量子效率測(cè)試儀中單色光的可行性

　　隨著機(jī)器視覺的迅速發(fā)展，圖像傳感器的制造要求如靈敏度、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等越來越高。圖像傳感器芯片(CCD或CMOS)的量子效率定義為在某一特定波長(zhǎng)的光照下，在一定曝光時(shí)間內(nèi)，單個(gè)像素光敏面的吸收與累積的平均電荷數(shù)與輻射的平均光子數(shù)的比值，換句話說，即芯片在曝光時(shí)間內(nèi)將到達(dá)像素光敏面的光子轉(zhuǎn)換為電子的百分比，與器件的幾何結(jié)構(gòu)、材料等有關(guān)，是衡量芯片性能的主要因素之一。
 

　　量子效率測(cè)試儀的工作原理，是用不同波長(zhǎng)的單色光依次照射到已知量子效率的參考太陽電池上，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的電流，得到一組波長(zhǎng)和電流的數(shù)據(jù)，保持單色光的波峰值、半峰寬不變，再測(cè)量樣品太陽電池的電流和波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，二者相比即可得到樣品太陽電池的量子效率。
 

　　通過單色儀轉(zhuǎn)化為單色光，經(jīng)過斬波器后變?yōu)橐粋€(gè)脈沖單色光，照射在太陽電池上，采用鎖相放大器測(cè)量電池的電流信號(hào)。 單色儀通過機(jī)械結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)光柵來改變出射光的波長(zhǎng)，為去除光柵單色儀中的次光譜，需要同時(shí)旋轉(zhuǎn)濾色片輪來切換相應(yīng)的濾色片，這樣一來，速度較慢，容易出現(xiàn)機(jī)械故障。 采用多種波長(zhǎng)的LED作為單色光，利用高反射率光導(dǎo)管匯聚LED光，可以實(shí)現(xiàn)高的光利用率，制備出測(cè)量速度快、結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)低廉的LED量子效率儀。

 

　　量子效率測(cè)試儀利用不同的子電池來分別吸收不同波段太陽光的能量，進(jìn)一步提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。 疊層太陽電池中的子電池是串聯(lián)在一起的，以子電池中電流為疊層電池的限制電流。 為了提高疊層電池的轉(zhuǎn)換效率，需要調(diào)節(jié)各個(gè)子電池的電流并達(dá)到電流匹配，用量子效率儀分別測(cè)量疊層電池中每個(gè)子電池的電流，從而指導(dǎo)疊層電池的工藝和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，是疊層太陽電池研究中的探測(cè)手段。
 

　　太陽能為一種可再生的清潔能源，太陽電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電方式，用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生活等方面。 量子效率(quantum efficiency, QE)是表征太陽電池吸收不同波長(zhǎng)的光子后產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的能力，是改進(jìn)電池的工藝和結(jié)構(gòu)、提高太陽電池轉(zhuǎn)換效率的一種測(cè)試手段。