量子效率QE（λ）或光谱响应S（λ）是表征光伏器件中电流产生、载流子复合和扩散机制的基本方法，量子效率分为内量子效率和外量子效率，其差别是外量子效率不考虑器件表面的光反射损失，太阳电池电池和组件标定经常需要用光谱响应做光谱矫正的因子。量子效率的定义表述为每个入射光子产生的电子－空穴对数，光谱响应定义为每单位功率入射光产生的电流，与外量子效率之间有确定的比例关系，即
式中：hc／q为0．806 55；波长λ单位为μm；光谱响应S（λ）单位为A／W，量子效率QE
（λ）无量纲。
基于滤波片的量子效率测试系统，如图14．27［55］所示，是用干涉滤光片将钨灯或氙灯（W or Xe lamp）发出的宽波段光经斩波器（chopper）斩波成周期信号，经滤光片（filter）分光，变成窄波段光，然后该光经透镜（lens）和反射镜（mirror）照射到真空台（vacuum stage）上的测试器件（PV）和探测器（reference detector），如图14．27所示，滤光片装在可旋转的轮子（filter wheel）上，轮子可以在数字逻辑电路和步进电机控制器（stepper monitor）的控制下转动，测试器件的电流信号经电流－电压放大器（I－V转换）转换后进入锁相放大器（lock－in amp．），锁相放大器受与斩波器同步的信号（sync．from chopper）控制，整个系统的控制和信号采集和处理有计算机完成。在没有单色光时，使用交流电压表测量信号则必须要有快门（shutter），在单色光照射时，使用锁相放大器测量周期单色光的信号，快门就不重要了，单色光的功率由热电辐射计或校准过的探测器（reference detector）测量，该探测器可以测量单色光的实时功率，这样得到功率与波长的关系曲线数据存储在文件中。实时校正方法的优点是能够修正单色光强度的波动，存储文件校正方法的优点是可以测量很大的光功率，从而减少了系统对背景光的敏感度，而且避免了分光引起的偏振效应。
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图14．27 基于滤光片的量子效率测试系统［55］
基于光栅单色仪的量子效率测试系统，如图14．28所示［56，57］，是由光栅单色仪分光，用聚光镜（focusing mirror）把单色光汇聚投射到测试器件上，其他部分与上述基于滤光片的量子效率测试一样。该系统中如果使用双光栅单色仪，那么在UV段的杂散光能够被消除。如果使用单光栅单色仪，光源为钨灯，那么需要在300～600nm范围使用一个带通滤波片，以拟制更长波长或更短波长的模（例如λ／2或者2λ）。一般来说，基于光栅单色仪的测试系统比基于滤波片的测试系统具有较低的光学输出，但是有较高的光谱分辨率。
图14．28 基于光栅单色仪的量子效率测试系统［56，57］
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