浅析量子效率测试仪中单色光的可行性

　　随着机器视觉的迅速发展，图像传感器的制造要求如灵敏度、结构设计等越来越高。图像传感器芯片(CCD或CMOS)的量子效率定义为在某一特定波长的光照下，在一定曝光时间内，单个像素光敏面的吸收与累积的平均电荷数与辐射的平均光子数的比值，换句话说，即芯片在曝光时间内将到达像素光敏面的光子转换为电子的百分比，与器件的几何结构、材料等有关，是衡量芯片性能的主要因素之一。
 

　　量子效率测试仪的工作原理，是用不同波长的单色光依次照射到已知量子效率的参考太阳电池上，产生对应波长的电流，得到一组波长和电流的数据，保持单色光的波峰值、半峰宽不变，再测量样品太阳电池的电流和波长数据，二者相比即可得到样品太阳电池的量子效率。
 

　　通过单色仪转化为单色光，经过斩波器后变为一个脉冲单色光，照射在太阳电池上，采用锁相放大器测量电池的电流信号。 单色仪通过机械结构旋转光栅来改变出射光的波长，为去除光栅单色仪中的次光谱，需要同时旋转滤色片轮来切换相应的滤色片，这样一来，速度较慢，容易出现机械故障。 采用多种波长的LED作为单色光，利用高反射率光导管汇聚LED光，可以实现高的光利用率，制备出测量速度快、结构紧凑、造价低廉的LED量子效率仪。

 

　　量子效率测试仪利用不同的子电池来分别吸收不同波段太阳光的能量，进一步提高太阳电池的转换效率。 叠层太阳电池中的子电池是串联在一起的，以子电池中电流为叠层电池的限制电流。 为了提高叠层电池的转换效率，需要调节各个子电池的电流并达到电流匹配，用量子效率仪分别测量叠层电池中每个子电池的电流，从而指导叠层电池的工艺和结构的改进，是叠层太阳电池研究中的探测手段。
 

　　太阳能为一种可再生的清洁能源，太阳电池可将太阳能直接转换为电能，代替传统发电方式，用于社会、经济、生活等方面。 量子效率(quantum efficiency, QE)是表征太阳电池吸收不同波长的光子后产生电子-空穴对的能力，是改进电池的工艺和结构、提高太阳电池转换效率的一种测试手段。