Was ist Quantum-Leistungsfähigkeit?

Quantum-Leistungsfähigkeit ist ein Maß von, wie elektrisch lichtempfindlich ein fotoempfindliches Bauelement ist. Photoreactive Oberflächen verwenden die Energie von den ankommenden Photonen, um Elektronloch Paare zu verursachen, in denen die Energie des Photons das Energieniveau eines Elektrons erhöht und das Elektron das Wertigkeitband lassen, in dem Elektronen zu den einzelnen Atomen gesprungen werden und das Leitungsband kommen lässt, in dem sie durch das gesamte Atomgitter des Materials frei sich bewegen kann. Das höher der Prozentsatz der Photonen, die produzieren ein Elektronloch Paar nach dem Schlagen der photoreactive Oberfläche, das höhere seine Quanten-Leistungsfähigkeit. Quantum-Leistungsfähigkeit ist eine wichtige Eigenschaft einiger moderner Technologien, höchst bemerkenswert die photo-voltaischen Solarzellen, die benutzt werden, um Elektrizität, sowie fotographischen Film und ladungsgekoppelte Vorrichtungen zu erzeugen.

Photonenergie schwankt mit der Wellenlänge des Photons, und Leistungsfähigkeit einer Vorrichtung Quantenkann für verschiedene Wellenlängen des Lichtes schwanken. Verschiedene Konfigurationen der Materialien schwanken in, wie sie verschiedene Wellenlängen aufsaugen und reflektieren, und dieses ist ein wichtiger Faktor in, welchen Substanzen in den verschiedenen fotoempfindlichen Bauelementen benutzt werden. Das allgemeinste Material für Solarzellen ist kristallenes Silikon, aber die Zellen, die auf anderen photoreactive Substanzen, wie Kadmiumtellurid und Kupferindiumgalliumselenid basieren, existieren auch. Fotographischer Film benutzt silbernes Bromid, silberne Chlorverbindung oder silbernes Jodid, entweder alleine oder in der Kombination.

Die höchsten Quanten-Leistungsfähigkeiten werden durch die ladungsgekoppelten Vorrichtungen produziert, die für digitale Fotographie und hochauflösende Darstellung benutzt werden. Diese Vorrichtungen sammeln Photonen mit einer Schicht Epitaxial- Silikon lackiert mit Bor, das elektrische Gebühren verursacht, die dann durch eine Reihe Kondensatoren zu einem Gebührenverstärker verschoben werden. Der Gebührenverstärker wandelt die Gebühren in eine Reihe Spannungen um, die als Analogsignal verarbeitet werden oder digital notiert werden können. Ladungsgekoppelte Vorrichtungen, die häufig in den wissenschaftlichen Anwendungen wie Astronomie und Biologie benutzt werden, die große Präzision und Empfindlichkeit erfordern, können Quanten-Leistungsfähigkeiten von 90 Prozent oder von mehr haben.

In den Solarzellen wird Quanten-Leistungsfähigkeit manchmal in zwei Maße, externe Quanten-Leistungsfähigkeit und interne Quanten-Leistungsfähigkeit unterteilt. Externe Leistungsfähigkeit ist ein Maß des Prozentsatzes aller Photonen, welche die Solarzelle schlagen, die ein Elektronloch Paar produzieren, das erfolgreich durch die Zelle gesammelt wird. Quantum-Leistungsfähigkeit zählt nur jene Photonen, welche die Zelle schlagen, die nicht weg reflektiert wurden oder aus der Zelle heraus übertragen. Arme interne Leistungsfähigkeit zeigt an, dass zu viele Elektronen, die bis zum Übertragungsniveau angehoben worden waren, ihre Energie verlieren und wieder zu einem Atom im Wertigkeitniveau angebracht werden, eine benannte Prozeßrekombination. Arme externe Leistungsfähigkeit kann entweder eine Reflexion der armen internen Leistungsfähigkeit sein oder kann bedeuten, dass große Mengen des Lichtes, welches die Zelle erreicht, für Gebrauch nicht erreichbar sind, weil er weg durch die Zelle reflektiert wird oder durch ihn überschreiten lassen.

Sobald Elektronen anfangen, in das Leitungsband sich zu bewegen, steuert der Entwurf der Solarzelle die Richtung ihrer Bewegung, um einen Fluss von Gleichstromelektrizität zu verursachen. Da höhere Quanten-Leistungsfähigkeit bedeutet, dass mehr Elektronen das Leitungsband kommen und erfolgreich gesammelt werden können, macht höhere Leistungsfähigkeit es möglich, mehr Energie zu erzeugen. Die meisten Solarzellen sind entworfen, um Quanten-Leistungsfähigkeit in den Wellenlängen des Lichtes zu maximieren am allgemeinsten in der Atmosphäre der Masse, nämlich das sichtbare Spektrum, obgleich die fachkundigen Solarzellen, zum des Infrarot- oder UV-Lichts auszunutzen auch entwickelt worden sind.