Η βασική διαφορά μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής κβαντικής απόδοσης είναι ότι η εσωτερική κβαντική απόδοση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τα φωτόνια που λάμπουν από το εσωτερικό του ηλιακού κυττάρου, ενώ η εξωτερική κβαντική απόδοση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τα φωτόνια που λάμπουν έξω από το ηλιακό κύτταρο.
Η κβαντική απόδοση ή QE είναι μια έννοια στην κβαντομηχανική. Αυτός ο όρος έχει δύο μεγάλες εφαρμογές. μπορεί να εφαρμοστεί στο προσπίπτον φωτόνιο στην έννοια της αναλογίας μετατρεπόμενων ηλεκτρονίων (IPCE) των φωτοευαίσθητων συσκευών και στο φαινόμενο TMR μιας διασταύρωσης μαγνητικής σήραγγας. Όταν εξετάζουμε την κβαντική απόδοση στα ηλιακά κύτταρα, υπάρχουν δύο τύποι, όπως η εσωτερική και η εξωτερική κβαντική απόδοση.
Τι είναι η κβαντική απόδοση στα ηλιακά κύτταρα;
Η κβαντική απόδοση ενός ηλιακού κυττάρου καθορίζει την ποσότητα ρεύματος που μπορεί να παράγει το ηλιακό στοιχείο κατά την ακτινοβολία από φωτόνια συγκεκριμένου μήκους κύματος. Μπορούμε να αξιολογήσουμε την ποσότητα του ρεύματος που παράγεται από το ηλιακό στοιχείο όταν εκτίθεται στο ηλιακό φως εάν η κβαντική απόδοση του στοιχείου ενσωματωθεί σε ολόκληρο το ηλιακό ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Εάν μπορούμε να πάρουμε την αναλογία μεταξύ της τιμής παραγωγής ενέργειας του ηλιακού κυττάρου και της υψηλότερης δυνατής τιμής παραγωγής ενέργειας του ηλιακού κυττάρου, μπορούμε να πάρουμε τη συνολική τιμή απόδοσης μετατροπής ενέργειας. Επιπλέον, μπορούμε να λάβουμε κβαντικές αποδόσεις που είναι υψηλότερες από 100% στη δημιουργία πολλαπλών εξιτονίων. Αυτό συμβαίνει επειδή η ενέργεια ενός προσπίπτοντος φωτονίου είναι δύο φορές υψηλότερη από την ενέργεια του διακενού ζώνης, γεγονός που οδηγεί στη δημιουργία δύο ή περισσότερων ζευγών ηλεκτρονίων-οπών ανά προσπίπτον φωτόνιο.
Τι είναι η εσωτερική κβαντική απόδοση;
Εσωτερική κβαντική απόδοση είναι η αναλογία μεταξύ του αριθμού των φορέων φορτίου που συλλέγονται από το ηλιακό κύτταρο προς τον αριθμό των φωτονίων που έχουν μια δεδομένη ενέργεια που μπορούν να λάμψουν στο ηλιακό κύτταρο από το εσωτερικό (αυτά τα φωτόνια απορροφώνται από το κύτταρο). Ο προσδιορισμός της εσωτερικής κβαντικής απόδοσης μπορεί να γίνει ως εξής:
Τι είναι η εξωτερική κβαντική απόδοση;
Εξωτερική κβαντική απόδοση είναι η αναλογία μεταξύ του αριθμού των φορέων φορτίου που συλλέγονται από το ηλιακό κύτταρο προς τον αριθμό των φωτονίων που έχουν μια δεδομένη ενεργειακή τιμή που λάμπει από έξω (ονομάζονται ως προσπίπτοντα φωτόνια). Ο προσδιορισμός της εξωτερικής κβαντικής απόδοσης μπορεί να γίνει ως εξής:
Όπως δείχνει η παραπάνω περιγραφή, η εξωτερική κβαντική απόδοση υπολογίζεται πάντα χρησιμοποιώντας τα φωτόνια που λάμπουν έξω από το ηλιακό κύτταρο. Επιπλέον, η εξωτερική κβαντική απόδοση εξαρτάται από την απορρόφηση του φωτός.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ εσωτερικής και εξωτερικής κβαντικής απόδοσης;
Όταν λαμβάνεται υπόψη η κβαντική απόδοση στα ηλιακά κύτταρα, υπάρχουν δύο τύποι ως εσωτερική και εξωτερική κβαντική απόδοση. Η βασική διαφορά μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής κβαντικής απόδοσης είναι ότι η εσωτερική κβαντική απόδοση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τα φωτόνια που λάμπουν από το εσωτερικό του ηλιακού κυττάρου, ενώ η εξωτερική κβαντική απόδοση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τα φωτόνια που λάμπουν έξω από το ηλιακό κύτταρο. Επιπλέον, η εσωτερική κβαντική απόδοση έχει πάντα υψηλότερη τιμή από την εξωτερική κβαντική απόδοση. Επιπλέον, η εσωτερική κβαντική απόδοση δεν εξαρτάται από την απορρόφηση του φωτός, ενώ η εξωτερική κβαντική απόδοση εξαρτάται από την απορρόφηση του φωτός.
Το παρακάτω infographic παραθέτει τις διαφορές μεταξύ εσωτερικής και εξωτερικής κβαντικής απόδοσης σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Εσωτερική έναντι εξωτερικής κβαντικής απόδοσης
Όταν εξετάζουμε την κβαντική απόδοση στα ηλιακά κύτταρα, υπάρχουν δύο τύποι ως εσωτερική και εξωτερική κβαντική απόδοση. Η βασική διαφορά μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής κβαντικής απόδοσης είναι ότι η εσωτερική κβαντική απόδοση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τα φωτόνια που λάμπουν από το εσωτερικό του ηλιακού κυττάρου, ενώ η εξωτερική κβαντική απόδοση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τα φωτόνια που λάμπουν έξω από το ηλιακό κύτταρο.
