光電轉(zhuǎn)化效率(IPCE)

光電轉(zhuǎn)化效率,即入射單色光子-電子轉(zhuǎn)化效率(monochromatic incident photon-to-electron conversion efficiency，用縮寫IPCE表示)，定義為單位時(shí)間內(nèi)外電路中產(chǎn)生的電子數(shù)Ne與單位時(shí)間內(nèi)的入射單色光子數(shù)Np之比.其數(shù)學(xué)表達(dá)式見公式：

　　IPCE= 1240 Isc / (l Pin)

　　其中Isc、l和Pin所使用的單位分別為μA cm-2 、nm和W m-2。

　　從電流產(chǎn)生的過(guò)程考慮，IPCE與光捕獲效率(light harvesting efficiency) LHE (l)、電子注入量子效率finj及注入電子在納米晶膜與導(dǎo)電玻璃的后接觸面(back contact)上的收集效率fc三部分相關(guān)。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)。由于0 ￡ LHE (l) ￡ 1，所以對(duì)于同一體系, IPCE (l) ￡ f (l)。兩者相比，IPCE (l)能更好地表示電池對(duì)太陽(yáng)光的利用程度,因?yàn)閒 (l)只考慮了被吸收光的光電轉(zhuǎn)化,而IPCE (l) 既考慮了被吸收光的光電轉(zhuǎn)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(yàn)測(cè)得量子效率 f (l) 為90%，但其IPCE (l) 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 (l) 表示其光電轉(zhuǎn)化效率更合理；作為L(zhǎng)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 (l)表示光電轉(zhuǎn)化效果。在染料敏化太陽(yáng)能電池中，IPCE (l) 與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān)系曲線為光電流工作譜。

　　太陽(yáng)能光伏行業(yè)：

　　太陽(yáng)能電池的IPCE是指太陽(yáng)能電池的電荷載流子數(shù)目與照射在太陽(yáng)能電池表面一定能量的光子數(shù)目的比率。因此，太陽(yáng)能電池的IPCE與太陽(yáng)能電池對(duì)照射在太陽(yáng)能電池表面的各個(gè)波長(zhǎng)的光的響應(yīng)有關(guān)。太陽(yáng)能電池的IPCE與光的波長(zhǎng)或者能量有關(guān)。如果對(duì)于一定的波長(zhǎng)，太陽(yáng)能電池完全吸收了所有的光子，并且我們搜集到由此產(chǎn)生的少數(shù)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(zhǎng)的IPCE為1。對(duì)于能量低于能帶隙的光子，太陽(yáng)能電池的IPCE為0。理想中的太陽(yáng)能電池的IPCE是一個(gè)正方形，也就是說(shuō)，對(duì)于測(cè)試的各個(gè)波長(zhǎng)的太陽(yáng)能電池IPCE是一個(gè)常數(shù)。但是，絕大多數(shù)太陽(yáng)能電池的IPCE會(huì)由于再結(jié)合效應(yīng)而降低，這里的電荷載流子不能流到外部電路中。用稍微專業(yè)點(diǎn)的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)的話，綜合器件的厚度和入射光子規(guī)范的數(shù)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(duì)單一波長(zhǎng)的光的吸收能力。

　　太陽(yáng)能電池的IPCE通過(guò)用波長(zhǎng)可調(diào)的單色光照射太陽(yáng)能電池，同時(shí)測(cè)量太陽(yáng)能電池在不同波長(zhǎng)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(cè)試需要由寬帶光源、單色儀、信號(hào)放大模塊、光強(qiáng)校準(zhǔn)模塊、計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)采集處理模塊組成。