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在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究中，ELQY、PLQY和 EQE 是三個(gè)核心的量子效率參數(shù)，分別對(duì)應(yīng)不同的物理過(guò)程和器件性能。以下從定義、物理意義、測(cè)量條件及應(yīng)用場(chǎng)景等方面詳細(xì)說(shuō)明三者的區(qū)別：
一、核心定義與物理意義
1. PLQY（PhotoluminescenceQuantum Yield，光致發(fā)光量子產(chǎn)率）
定義：當(dāng)材料或器件被光激發(fā)時(shí)，發(fā)射的光子數(shù)與吸收的光子數(shù)之比
物理意義：反映材料 / 器件在光激發(fā)下的輻射復(fù)合效率。PLQY 越高，說(shuō)明光激發(fā)產(chǎn)生的電子 - 空穴對(duì)中，通過(guò)輻射復(fù)合（發(fā)光）的比例越高，非輻射復(fù)合（如缺陷捕獲、俄歇復(fù)合等）的比例越低。
關(guān)鍵說(shuō)明：
計(jì)算的是 “吸收的光子" 而非 “入射的光子"（需扣除反射、透射損失的光子）；
僅與光激發(fā)后的復(fù)合過(guò)程相關(guān)，不涉及電荷的收集。
PL原理示意圖
2. ELQY（ElectroluminescenceQuantum Yield，電致發(fā)光量子產(chǎn)率）
定義：當(dāng)器件被電注入（施加電壓）時(shí)，發(fā)射的光子數(shù)與注入的電子-空穴對(duì)數(shù)量之比
物理意義：反映器件在電激發(fā)下的電能 - 光能轉(zhuǎn)換效率。ELQY 越高，說(shuō)明電注入的載流子中，通過(guò)輻射復(fù)合發(fā)光的比例越高，能量損失（如非輻射復(fù)合、電阻損耗）越少。
關(guān)鍵說(shuō)明：
激發(fā)方式是 “電注入"（而非光），本質(zhì)是 LED（發(fā)光二極管）的核心效率參數(shù)；
與太陽(yáng)能電池的 “光伏過(guò)程" 是互逆的（太陽(yáng)能電池是光→電，EL 是電→光），因此可用于評(píng)估器件的 “對(duì)稱(chēng)性"（即光伏性能與發(fā)光性能的匹配度）。
EL原理示意圖
3. EQE（ExternalQuantum Efficiency，外量子效率）
定義：對(duì)于太陽(yáng)能電池，在特定波長(zhǎng)下，被收集的光生載流子數(shù)與入射到器件表面的光子數(shù)之比
物理意義：反映太陽(yáng)能電池對(duì)特定波長(zhǎng)光的光電轉(zhuǎn)換效率，直接關(guān)聯(lián)電池的能量輸出能力。EQE 越高，說(shuō)明該波長(zhǎng)的光被有效吸收后，產(chǎn)生的載流子被電極收集的比例越高。
關(guān)鍵說(shuō)明：
計(jì)算的是 “入射光子"（需包含反射、透射損失的光子，與 PLQY 的 “吸收光子" 不同）；
與光吸收、電荷分離、傳輸及收集全過(guò)程相關(guān)，是太陽(yáng)能電池的核心性能參數(shù)。
EQE測(cè)試示意圖
二、關(guān)鍵區(qū)別對(duì)比
參數(shù) | 激發(fā)方式 | 核心過(guò)程 | 分子分母含義 | 主要應(yīng)用場(chǎng)景 |
PLQY | 光激發(fā)（如激光、LED） | 光→載流子→輻射復(fù)合（發(fā)光） | 分子：發(fā)射光子數(shù)；分母：吸收光子數(shù) | 評(píng)估材料 / 器件的本征光學(xué)質(zhì)量（如缺陷密度、非輻射復(fù)合強(qiáng)度），指導(dǎo)材料合成優(yōu)化。 |
ELQY | 電注入（施加電壓） | 電→載流子→輻射復(fù)合（發(fā)光） | 分子：發(fā)射光子數(shù)；分母：注入的電子 - 空穴對(duì) | 評(píng)估器件的電致發(fā)光性能，反映光伏 - 發(fā)光對(duì)稱(chēng)性（如鈣鈦礦電池的潛在效率上限）。 |
EQE | 光激發(fā)（單色光） | 光→載流子→電荷收集（電能） | 分子：收集的載流子數(shù)；分母：入射光子數(shù) | 表征太陽(yáng)能電池對(duì)不同波長(zhǎng)光的利用效率，指導(dǎo)器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化（如光吸收層厚度、電極設(shè)計(jì)）。 |
三、關(guān)聯(lián)與意義：三者雖過(guò)程不同，但存在內(nèi)在聯(lián)系：
PLQY 與 EQE：PLQY 高的材料通常非輻射復(fù)合少，有利于提高 EQE（載流子更易被收集而非損失）；
ELQY 與 EQE：根據(jù)詳細(xì)平衡原理，太陽(yáng)能電池的**效率與 ELQY 存在定量關(guān)系（ELQY 上限對(duì)應(yīng)光伏效率上限），因此 ELQY 可用于預(yù)測(cè)電池的理論性能。
綜上，PLQY 和 ELQY 聚焦 “發(fā)光效率"（分別對(duì)應(yīng)光激發(fā)和電激發(fā)），而 EQE 聚焦 “光電轉(zhuǎn)換效率"（光→電），三者從不同角度反映鈣鈦礦材料及器件的光學(xué)、電學(xué)質(zhì)量。
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