IPCE測試系統通過(guò)用波長(cháng)可調的單色光照射太陽(yáng)能電池，同時(shí)測量太陽(yáng)能電池在不同波長(cháng)的單色光照射下產(chǎn)生的短路電流，從而得到太陽(yáng)能電池的IPCE。通常太陽(yáng)能電池IPCE的測試需要由寬帶光源、單色儀、信號放大、模塊、光強校準模塊、計算機控制和數據采集處理模塊組成。IPCE測試系統的特點(diǎn)是用調制光代替直流光，減少了雜散光、噪聲等對測量精度的影響。
同時(shí)采用錐腔型熱釋電探測器代替熱電堆探測器，用鎖相測量?jì)x器代替直流測量?jì)x器并增加溫度控制，以便提高測量系統的靈敏度和光譜響應度標準的平坦程度，進(jìn)而提高準確度。以以雙單色儀代替單色儀，大大減少雜散光，同時(shí)增加了光譜響應度的絕對定標問(wèn)。該系統可以根據用戶(hù)靈活地根據客戶(hù)需求進(jìn)行變形、組合?？梢酝瓿衫缣?yáng)能電池IPCE測試，光電器件光譜響應度分析等實(shí)驗。
IPCE 我們一般稱(chēng)之為光電轉化效率或單色光光電轉換效率，學(xué)術(shù)術(shù)語(yǔ)為入射單色光子-電子轉化效率(monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency 用縮寫(xiě)IPCE表示)。IPCE的定義為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內外電路中產(chǎn)生的電子數Ne與單位時(shí)間內的入射單色光子數Np之比，其數學(xué)表達式為：IPCE=1240lsc/1 Pin)其中lsc、l和Pin所使用的單位分別為uAcm-2、nm和Wm-2。
IPCE測試系統實(shí)際應用中，考慮到IPCE與光捕獲效率LHE(I)電子注入量子效率fimj及注入電子在納米晶膜與導電玻璃的后接觸面上的收集效率fc三部分相關(guān)，對公式進(jìn)行修正。所以對于同一體系，兩者相比，IPCE(I)能更好地表示電池對太陽(yáng)能的利用程度，因為f(I)只考慮了被吸收光的光電轉化，而IPCE(I)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(shí)驗測得量子效率f(I)為90%，但其IPCE)只有0.9%。作為太陽(yáng)能電池，必須考慮所有入射光的利用，所以用IPCE(I)表示其光電轉化效率更合理；作為L(cháng)B膜或自組裝膜敏化平板電極的研究主要用來(lái)篩選染料而不太注重光捕獲效率，所以常用f(I表示光電轉化效果。在染料敏化太陽(yáng)能電池即DSSC中，IPCE(I)與入射光波長(cháng)之間的關(guān)系曲線(xiàn)為光電流工作譜。
太陽(yáng)能電池的IPCE是指太陽(yáng)能電池的電荷載流子數目與照射在太陽(yáng)能電池表面一定能量的光子數目的比率。因此，太陽(yáng)能電池的IPCE與太陽(yáng)能電池對照射在太陽(yáng)能電池表面的各個(gè)波長(cháng)的光的響應有關(guān)。太陽(yáng)能電池的IPCE與光的波長(cháng)或者能量有關(guān)。如果對于一定的波長(cháng)，太陽(yáng)能電池*吸收了所有的光子，并且我們搜集到由此產(chǎn)生的少數載流子(例如，電子在P型材料上)，那么太陽(yáng)能電池在此波長(cháng)的IPCE為1。對于能量低于能帶隙的光子，太陽(yáng)能電池的IPCE為0。
IPCE測試系統理想中的太陽(yáng)能電池的IPCE圖形是一個(gè)正方形，也就是說(shuō)，對于測試的各個(gè)波長(cháng)的太陽(yáng)能電池IPCE是一個(gè)常數。但是，絕大多數太陽(yáng)能電池的IPCE會(huì )由于再結合效應而降低，這里的電荷載流子不能流到外部電路中。用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)的話(huà)，綜合器件的厚度和入射光子規范的數目來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能電池的量子效率可以被看作是太陽(yáng)能電池對單一波長(cháng)的光的吸收能力。
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