外量子效率eqe是光電轉換器件性能評估的關鍵指標，在太陽能電池、光電探測器等領域應用廣泛。
1.光子 - 電子轉換過程：當光照射到光電器件上時，器件內的活性材料吸收光子能量，從而激發產生電子 - 空穴對。以太陽能電池為例，入射光子被半導體材料吸收后，若光子能量大于或等于半導體的帶隙寬度，就會使價帶電子躍遷至導帶，形成電子 - 空穴對。
2.載流子收集與輸出：產生的電子 - 空穴對在內建電場或外加電場作用下分離，電子向電極移動并被收集，輸出到外部電路。EQE衡量的就是從器件輸出的電子數與入射光子數的比例，反映了器件將入射光子轉化為可用電子的效率。
3.影響因素
- 材料的吸收系數：吸收系數高的材料能更有效地吸收入射光子，增加光子被吸收的概率，進而提高EQE。比如一些窄帶隙的半導體材料，對特定波長范圍的光有更強的吸收能力。
- 載流子傳輸層的傳輸性能：良好的載流子傳輸層能夠快速、有效地將光生載流子輸送到電極，減少載流子的復合損失，有助于提升EQE。例如，在一些有機太陽能電池中，使用具有高遷移率的傳輸層材料，可改善器件的EQE。
- 器件的表面反射和透射：器件表面對光的反射和透射會減少實際進入器件內部被吸收的光子數量，降低EQE。通過采用減反射膜等技術，可以降低表面反射，增加光的吸收，提高EQE。
外量子效率eqe的定義分為兩種場景：
- 光電轉換器件(如太陽能電池、探測器)：EQE = (產生的光生電子數 / 入射光子數) × 100
- 電致發光器件(如LED)：EQE = (發射的光子數 / 注入的電子-空穴對數) × 100
以下以光電轉換器件(如太陽能電池)為例，說明通用測定步驟：
1.樣品準備
- 確保被測器件(DUT)表面清潔、無遮擋(如灰塵、氧化層)，電極接觸良好(避免串聯電阻過大)。
- 對于太陽能電池，需提前在標準測試條件(STC：AM1.5G光譜，100 mW/cm，25℃)下穩定化處理(如光照老化或退火)，確保性能穩定。
2.單色光源系統校準
EQE測量依賴單色光逐點掃描，需通過以下步驟確保光源準確性：
- 波長選擇：覆蓋器件響應范圍(如硅電池300-1100 nm，鈣鈦礦電池300-800 nm)，通常間隔5-10 nm。
- 參考探測器校準：使用已知準確響應度的標準硅探測器(經NIST或國家計量院標定)校準單色光的光強。
