La “eficiencia cuántica” (QE) es la relación entre el número de portadores recogidos por la célula solar y el número de fotones de un incidente de energía dado en la célula solar. La eficiencia cuántica se puede dar en función de la longitud de onda o como energía. Si se absorben todos los fotones de una determinada longitud de onda y se recogen los portadores minoritarios resultantes, entonces la eficiencia cuántica en esa longitud de onda particular es la unidad. La eficiencia cuántica para fotones con energía por debajo del intervalo de banda es cero.
Si bien la eficiencia cuántica idealmente tiene la forma cuadrada que se muestra arriba, la eficiencia cuántica para la mayoría de las células solares se reduce debido a los efectos de recombinación. Los mismos mecanismos que afectan la probabilidad de recolección también afectan la eficiencia cuántica. Por ejemplo, la pasivación de la superficie frontal afecta a los portadores generados cerca de la superficie, y dado que la luz azul se absorbe muy cerca de la superficie, la alta recombinación de la superficie frontal afectará la porción “azul” de la eficiencia cuántica. De manera similar, la luz verde se absorbe en la mayor parte de una célula solar y una longitud de difusión baja afectará la probabilidad de recolección de la masa de la célula solar y reducirá la eficiencia cuántica en la porción verde del espectro. La eficiencia cuántica puede verse como la probabilidad de recolección debido al perfil de generación de una sola longitud de onda, integrada sobre el grosor del dispositivo y normalizada al número incidente de fotones.
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La eficiencia cuántica “externa” de una célula solar de silicio incluye el efecto de pérdidas ópticas como la transmisión y la reflexión. Sin embargo, a menudo es útil observar la eficiencia cuántica de la luz que queda después de que la luz reflejada y transmitida se ha perdido. La eficiencia cuántica “interna” se refiere a la eficiencia con la que los fotones que no se reflejan o transmiten fuera de la célula pueden generar portadores coleccionables. Al medir la reflexión y la transmisión de un dispositivo, la curva de eficiencia cuántica externa se puede corregir para obtener la curva de eficiencia cuántica interna.
