“量子效率”（Q.E.）是太阳能电池收集的载流子数量与入射到太阳能电池上的给定能量的光子数量的比率。量子效率可以作为波长或能量的函数给出。如果特定波长的所有光子都被吸收并且所产生的少数载流子都被收集，则该特定波长的量子效率是一致的。能量低于带隙的光子的量子效率为零。理想太阳能电池的量子效率曲线如下图所示，以棕褐色/金色方形线表示。
硅太阳能电池的量子效率。通常不会在低于 350 nm 的波长下测量量子效率，因为AM1.5 光谱下，此低波长中包含的功率很低。
虽然量子效率理想情况下具有如上所示的正方形形状，但大多数太阳能电池的量子效率由于复合效应而降低。影响收集概率的相同机制也会影响量子效率。例如，前表面钝化影响表面附近产生的载流子，并且由于蓝光在非常靠近表面的地方被吸收，所以较高的前表面复合将影响量子效率的“蓝色”部分。类似地，绿光在太阳能电池的主体中被吸收，并且低扩散长度将影响太阳能电池主体的收集概率并降低光谱中绿色部分的量子效率。量子效率可以被视为由单个波长的生成分布而产生的概率集合，在器件厚度上积分并归一为该波长下的光子入射数。
硅太阳能电池的“外部”量子效率包括光损耗的影响，例如透射和反射。然而，查看光反射和透射损失后留下的光的量子效率通常很有用。 “内部”量子效率是指未经反射或透射的光子可以产生可收集载流子的效率。通过测量器件的反射和透射，可以校正外部量子效率曲线以获得内部量子效率曲线。
下面的动画显示了表面复合和扩散长度对太阳能电池内部量子效率的影响。发射极厚度为1 µm，基极厚度为300 µm，发射极扩散率为4 cm2s-1，基极扩散率为27 cm2s-1。对于大于 300 µm 器件厚度的基极扩散长度，后表面复合速度对 QE 有很大影响。对于低扩散长度，后表面的复合没有影响。
内部量子效率。 Lp 是发射极扩散长度（μm），Sp 是前表面复合速度（cm/s），Ln 是基极扩散长度（μm），Sn 是后表面复合速度（cm/s）。
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