quantum efficiency

PENGENALAN


 Semua CCD menjana fotoelektrik pada kadar yang berbeza bergantung pada panjang gelombang (wavelength) cahaya. Banyak faktor yang menyumbang penukaran foton kepada isyarat elektrik yang dikenali kecekapan kuantum (Quantum Efficiency/ QE).


MAKSUD QUANTUM EFFICIENCY


QE adalah ukuran tahap kecekapan pengimej (CCD) untuk menghasilkan caj elektron daripada kejadian foton-foton, dalam  maksud yang lain ialah nisbah bilangan pembawa yang telah dikumpul oleh sel solar dengan bilangan foton (yang memberi tenanga kepada kejadian sel solar). 


 


Tugas sensor adalah menukar foton kepada elektron, daripada itu anda akan lihat bilangan elektron berkurangan bila foton melintasi sensor. Bilangan elektron per bilangan foton adalah jumlah nisbah itulah dipanggil Quantum Efficiency.



CCD FRONT -ILLUMINATED



Standard sensor front-illuminated, sebagai contoh adalah lebih sensitif kepada panjang gelombang hijau, merah dan inframerah atau infrared (dalam lingkungan 500nm hingga 800nm) berbanding panjang gelombang biru (400nm hingga 500nm).


Yang paling ketara dalam pengimejan 3-warna bersama penuras/penapis warna adalah bila mana pendedahan (exposure) yang dilakukan dengan menggunakan penuras biru memerlukan lebih lama berbanding pendedahan yang menggunakan penuras merah dan hijau, untuk mendapat keseimbangan warna yang betul.


Respon yang berbeza pada panjang gelombang juga mencakupi fakta bahawa CCD tanpa penuras semasa pendedahan ke atas spiral galaxy biasanya akan menyembunyikan kawasan pembentukan bintang (cahaya biru) dibahagian lengan (galaksi spiral) serta menonjolkan emisi nebula dan lorong debu (merah dan inframerah).


QUANTUM EFFICIENCY SEL SOLAR


Nilai QE sel solar  menunjukkan jumlah arus, bahawa sel akan terhasil apabila disinari oeh panjang gelombang foton tertentu. Jika QE sel digabungkan melebihi keseluruhan elektromagnetik spektrum solar, maka boleh membuat penilaian jumlah arus  sel dihasilkan apabila terdedah pada cahaya matahari. Nisbah antara nilai penghasilan tenaga ini dan barangkali nilai pengahasilan tenaga tertinggi bagi sel (jika QE adalah 100% melebihi sekeluruhan spektrum)


Kanan: Graf menunjukan  perubahan QE dalaman (internal), QE luaran (external) dan pantulang  dengan panjang gelombang sel solar siikon kristal.



sumber: wikipedia


JENIS-JENIS QUANTUM EFFICIANCY


Terdapat dua jenis QE sel solar :


  • External Quantum Efficiency (EQE): Adalah nisbah bilangan pembawa caj yang dikumpul oleh sel solar kepada bilangan foton yang diberikan oleh tenaga yang sedang bersinar pada sel suria dari luar (kejadian foton). 

  • Internal Quantum Efficiency (IQE): Adalah nisbah bilanga pembawa caj yang telah dikumpulkan oleh sel solar kepada bilangan foton yang diberikan oleh tenaga yang menyinari sel solar dari luar dan diserap oleh sel.

IQE selalu lebih besar (bilangan nisbah foton) daripada EQE. IQE rendah menunjukkan bahawa lapisan aktif sel solar tidak berupaya menghasilkan foton yang berguna. Untuk menilai IQE, yang pertama ukur EQE peranti solar kemudian menilai penghantaran dan reflksi dan gabungkan data ini untuk membuat kesimpulan nilai IQE.



QE yang ideal adalah graf berbentuk segi empat, dimana nilai QE cukup konsten di seluruh ukuran panjang gelombang spektrum. Walaubagaimanapun, QE untuk kebanyakkan sel sloar dikurangkan kerana kesan penggabungan semula, dimana pembawa caj tidak dapat bergerak ke dalam litar luar. Mekanisme yang sama memberi kesan pungutan dan barangkali menjejaskan QE.


Sebagai contoh, pengubahsuaian permukaan hadapan boleh menjejaskan pembawa yang dijanakan berhampiran dengan permukaan. Oleh kerana cahaya tenaga tinggi (biru) diserap sangat dekat dengan permukaan, penggabungan agak besar di permukaan hadapan akan memberi kesan kepada QE bahagian 'biru'. Begitu juga dengan cahaya tenaga rendah (hijau) diserap sejumlah besar dalam sel solar dan panjang difusi/resapan yang rendah akan memberi kesan kepada pegumpulan dari sel pukal solar, mengurangkan QE ke bahagian spektrum hijau.


SENSOR IMEJ QUANTUM EFFICIANCY


QE adalah pecahan daripada fluks (flux) foton yang menyumbang kepada arusfoto (photocurrent) di dalam pengesan foto (photodetector) atau piksel. QE adalah salah satu parameter yang sangat penting digunakan untuk menilai kualiti pengesan dan sering dikenali sebagai tidak balas spektrum untuk memantukan ia bergantung gelombang cahaya. Ia didefinasikan sebagai bilangan isyarat elektron yang tercipta di setiap kejadian foton.