量子效率是描述光电器件光电转换能力的一个重要参数，它是指太阳电池的光生载流子数目与照射在太阳电池表面一定能量的光子数目的比率。「美能光伏」本期将为大家来讲解量子效率的基本概念与结构。

太阳能电池作为一种光伏器件，其功能是将太阳光的光能转换为电能。通过太阳能电池在标准测试条件下的伏安特性曲线（即I-V特性），可以得到其基本的表征参数VOC，ISC，FF以及η，从而对太阳能电池器件性能进行大致判定,但无法对造成这一结果的影响因素进行深入分析。我们可以用量子效率测试仪对其进行测试，进而来分析光伏器件中光电流损失机制、吸收层和扩散层互扩散情况等，以此来进一步提高太阳能电池的性能。

光谱响应（SR）表示不同波长的光子被太阳电池吸收后产生电子-空穴对并形成光电流的能力，是光伏组件光电转换能力的指标。将波长的入射光能量转换成光子数目，而电池产生、传递到外部电路的电流换算成电子数，则光谱响应可代表每一入射的光子能够转换成传输到外部电路的电子的能力，也就从这个意义上讲，也可称太阳电池的光谱响应为量子效率或IPCE（光电转换效率）。

外量子效率EQE：定义为太阳能电池的电荷载流子数目与外部入射到太阳能电池表面的一定能量的光子数目之比。

内量子效率IQE：定义为太阳能电池的电荷载流子数目与外部入射到太阳能电池表面，未被太阳能电池反射且未透过太阳能电池的一定能量的光子数目之比。

太阳电池的外量子效率谱是可以直接测量的，通过外量子效率谱，我们可以得到太阳电池的短路电流。而太阳电池的内量子效率谱的确定，首先得测量太阳电池的外量子效率，然后需要考虑电池的反射、光学厚度、栅线结构等因素，测量太阳电池的透射和反射光谱，并综合这些测试数据，来得出内量子效率。

通过测试太阳能电池的量子效率可以分析器件光电流损失机制、吸收层与窗口层互扩散情况。量子效率乘以标准太阳能光谱(以光子数/(cm·s)为单位)在整个波长范围内积分，再乘以电子所带电荷还可以得到短路电流密度。

为了研究SHJ太阳电池的光学损耗，对各组分反射和吸收引起的短路电流密度损失进行了识别和量化，目前的损失分析是基于QE表征。

美能MNPVQE-量子效率测试仪

MNPVQE-光伏QE系统是光伏研究和生产线质量过程中必不可少的工具，用于准确测定太阳能电池光谱响应/EQE(IPCE)和IQE。

基于光栅单色仪的量子效率测试系统，如图所示，是用干涉滤光片将氙灯和石英卤素灯光源发出的光由单色仪进行分光，窄波段光经斩波器斩波成周期信号，用聚光镜把单色光汇聚投射到真空台上的待测光伏器件(PV)和探测器。滤光片装在一个可旋转装置上，该装置可以在数字逻辑电路和步进电机控制器的控制下转动，待测光伏器件的电流信号经电流电压放大器(I-V转换)转换后进入锁相放大器，锁相放大器受斩波器同步的信号控制，整个系统的控制和信号采集和处理是通过计算机来完成。

MNPVQE-量子效率测试仪采用的是双光源，氙灯光源在nm之后呈现线谱特性，线谱功率波动剧烈，虽然卤素灯的能量输出较低一些，但其在nm—0nm的整个波长范围内发射出的光线是很稳定的。考虑到这一点，我们通过在软件中设置反射镜来切换波长，从而让氙灯和卤素灯搭配使用。

此外，该仪器采用的TMC单色仪，其焦距为mm，焦距越大，能量越大，其光谱的精度和纯度也会越高。光学结构采用了经典的Czerny-Turner结构，有效改善谱线对称性，抑制杂散光，大大提高了仪器的光学分辨率。多光栅塔台装置，根据我们实际需要，可以选择双光栅（标配）或三光栅（高配），从而适应不同光谱波段，覆盖紫外、可见以及近红外区域范围，此外还选用了大面积光栅，有效提高了收集光效率，使得输出的光谱功率更高。

越来越多的技术和光伏产品渐渐进入了我们的市场，我们和各位一样都在接受能源产业的变革与进步，「美能光伏」会和大家一起，为光伏行业的进步做出更多努力。