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光電轉化效率

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光電轉化效率,即入射單色光子-電子轉化效率(monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency,用縮寫IPCE表示),定義為單位時間內外電路中產生的電子數Ne與單位時間內的入射單色光子數Np之比.

目錄

光電轉化效率簡介

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其數學表達式見公式:
  IPCE=1240Isc/(lPin)其中Isc、l和Pin所使用的單位分別為μAcm-2、nm和Wm-2。

光電轉化效率公式

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從電流產生的過程考慮,IPCE與光捕獲效率(lightharvestingefficiency)LHE(l)、電子注入量子效率finj及注入電子在納米晶膜與導電玻璃的後接觸面(backcontact)上的收集效率fc三部分相關。見公式:
  IPCE(l)=LHE(l)′finj′fc=LHE(l)′f(l)
  其中finj′fc可以看作量子效率f(l)。由於0£LHE(l)£1,所以對於同一體系,IPCE(l)£f(l)。兩者相比,IPCE(l)能更好地表示電池對太陽光的利用程度,因為f(l)只考慮了被吸收光的光電轉化,而IPCE(l)既考慮了被吸收光的光電轉化又考慮了光的吸收程度。譬如,若某電極的光捕獲效率為1%,而實驗測得量子效率f(l)為90%,但其IPCE(l)只有0.9%。作為太陽能電池,必須考慮所有入射光的利用,所以用IPCE(l)表示其光電轉化效率更合理;作為LB膜或自組裝膜敏化平板電極的研究主要用來篩選染料而不太注重光捕獲效率,所以常用f(l)表示光電轉化效果。在染料敏化太陽能電池中,IPCE(l)與入射光波長之間的關係曲線為光電流工作譜。

光電轉化效率最高值

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在大氣質量為AMl.5的條件下測試,
  硅太陽能電池的理論光電轉換效率的上限值為33%左右:
  商品硅太陽能電池的光/電轉換效率一般為12%~15%
  高效硅太陽能電池的光/電轉換效率一般為18%~20%