光电转换效率是衡量光能转换为电能效率的指标，广泛应用于太阳能电池、光电探测器、光催化等领域。其本质是评估系统将入射光能转化为可用电能的效能。

1. 定义

光电转换效率（η）表示 输出的电能功率 与 入射的光能功率 的比值，公式为：

�=�电输出�光输入×99%η=P光输入P电输出×99%

其中：

• �电输出P电输出：器件的输出电功率（如太阳能电池的 �oc×�sc×FFVoc×Isc×FF）。

   

   

• �光输入P光输入：入射到器件表面的总光功率（标准测试条件通常为AM1.5G光谱，100mW/cm2）。

   

   

2. 参数

光电转换效率的计算依赖以下关键参数：

• 开路电压（�ocVoc）：光照下器件两端无负载时的电压。

   

   

• 短路电流（�scIsc）：器件短路时输出的光电流。

   

   

• 填充因子（FF）：实际输出功率与理想功率的比值，反映器件内部损耗：

   

  ��=�mp×�mp�oc×�scFF=Voc×IscVmp×Imp （�mpVmp、�mpImp为功率点电压和电流）

   

3. 效率影响因素

光电转换效率受多重因素制约，主要包括：

4. 典型器件效率对比

不同光电转换技术的效率差异显著（实验室记录，2023年数据）：

5. 测试标准

• 光源条件：标准AM1.5G光谱（模拟太阳光），光强1000W/m2。

   

   

• 温度：25℃（高温会降低硅电池效率）。

   

   

• 面积校准：效率需标注有效光照面积（避免边缘效应误差）。

   

   

6. 应用意义

• 太阳能电池：效率提升直接降低发电成本（如效率每提升1%，度电成本下降约5%）。

   

   

• 光电探测器：高效率意味着更高信噪比（如红外成像、光通信）。

   

   

• 光催化：效率影响水分解制氢或CO?还原的可行性。

   

   

7. 提升效率的技术方向

• 多结电池：叠层设计吸收更宽光谱（如钙钛矿/硅叠层效率超33%）。

   

   

• 钝化技术：减少表面复合（如TOPCon电池的隧穿氧化层）。

   

   

• 光子管理：纳米结构增强光捕获（如黑硅、光栅结构）。