一文看懂光電轉(zhuǎn)化效率計(jì)算方法

光電轉(zhuǎn)化效率簡介

光電轉(zhuǎn)化效率，即入射單色光子-電子轉(zhuǎn)化效率（monochromaticincidentphoton-to-electronconversionefficiency，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。

光電轉(zhuǎn)化效率的公式

從電流產(chǎn)生的過程考慮，IPCE與光捕獲效率（lightharvestingefficiency）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（backcontact）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，所以對于同一體系，IPCE（l）￡f（l）。兩者相比，IPCE（l）能更好地表示電池對太陽光的利用程度，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)測得量子效率f（l）為90%，但其IPCE（l）只有0.9%。作為太陽能電池，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LB膜或自組裝膜敏化平板電極的研究主要用來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。在染料敏化太陽能電池中，IPCE（l）與入射光波長之間的關(guān)系曲線為光電流工作譜。

太陽能電池板轉(zhuǎn)換效率計(jì)算公式

光照強(qiáng)度—以AM1.5為標(biāo)準(zhǔn)，即1000W/m2

暗電流比例—Irev》6電池片所占比例

低效片比例—P156Eff《14.5%電池片所占比例

太陽能電池片功率計(jì)算公式

電池片制造商在產(chǎn)品規(guī)格表中會(huì)給出標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的太陽電池性能參數(shù)：一般包括有短路電流Isc;開路電壓Voc;最大功率點(diǎn)電壓Vap;最大功率點(diǎn)電流Iap;最大功率Pmpp;轉(zhuǎn)換效率Eff等。標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，最大功率Pmpp與轉(zhuǎn)換效率之間有如下關(guān)系：

Pmpp=電池面積（m2）*1000（W/m2）*Eff舉例如下：

產(chǎn)品類型轉(zhuǎn)化效率（%）功率（W）

單晶125*125152.22855

單晶156*156153.58425

多晶125*125152.34375

多晶156*156153.6504

注1：測試條件符合AM1.5太陽光譜的輻照強(qiáng)度1000W/m2，電池溫度25℃，測試方法符合IEC904-1，容許偏差Efficiency±5%REL。

符合IEC904-1，容許偏差Efficiency±5%REL。

注2：AM1.5

AM是airmass的簡稱，意思是大氣質(zhì)量。

AM1.5是一種條件，它描述太陽光入射于地表之平均照度，其太陽總輻照度為1000W/m2;太陽電池的標(biāo)定溫度為25±1℃。

注3：IEC904-1

IEC：國際電工委員會(huì)，internationalelectrotechnicalcommission。

IEC904等同于GB/T6495。

注4：REL：rateofenergyloss能量損耗率

光電轉(zhuǎn)化效率（IPCE）的電流產(chǎn)生的過程

PCE與光捕獲效率（lightharvestingefficiency）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（backcontact）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，所以對于同一體系，IPCE（l）￡f（l）。兩者相比，IPCE（l）能更好地表示電池對太陽光的利用程度，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)測得量子效率f（l）為90%，但其IPCE（l）只有0.9%。作為太陽能電池，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LB膜或自組裝膜敏化平板電極的研究主要用來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。在染料敏化太陽能電池中，IPCE（l）與入射光波長之間的關(guān)系曲線為光電流工作譜。