作成日: 2025-06-02 | 更新日: 2025-06-02
量子効率とは？具体的な計算や単位などについて解説！

量子効率は入射した光子に対して電気信号として検出される電子の割合を示す指標です。今回は、そんな量子効率の具体的な計算方法や単位などについて紹介します。

量子効率 とは

量子効率

量子効率とは、光を電気に変換する際にどれだけ効率よく変換できているかを示す指標のことです。主に太陽電池やカメラのイメージセンサー、光検出器などで重要な性能指標として使われています。
入ってきた光の粒（光子）のうち、実際に電気信号に変換された割合を表すので、例えば「量子効率80%」なら、10個の光子が当たったとき8個が電気信号になったということ。最近のデジタルカメラの高感度化や太陽電池の発電効率向上は、この量子効率の改善によるところが大きいです。

製造現場では、センサーや太陽電池パネルの品質検査で量子効率を測定することで、製品の性能を正確に評価できます。特に暗い場所での撮影性能や発電効率に直結するため、「高い量子効率を実現できるかどうか」が製品の競争力を左右する重要な要素となっています。

量子効率の計算

量子効率（QE：Quantum Efficiency）とは、光センサーや太陽電池などの光電変換デバイスで、入ってきた光子（光の粒）がどれだけ電子に変換されるかを示す重要な指標です。簡単に言えば、「光をどれだけ上手に電気に変えられるか」を数値化したもの。

計算方法はシンプルで、「発生した電子の数÷入射した光子の数×100%」という式で表されます。例えば、100個の光子が当たって80個の電子が発生したら、量子効率は80%というわけです。実際の製造現場では、波長ごとに量子効率を測定し、グラフ化することが多くなってます。

具体的な数値で言うと、高性能なCCDセンサーでは90%以上、一般的な太陽電池では15〜25%程度の量子効率が実現されています。この数値が高いほど、光エネルギーを無駄なく利用できる優れたデバイスと言えるわけです。


量子効率の単位

量子効率の単位は一般的に「%（パーセント）」または「無次元数」で表されます。例えば、量子効率が80%であれば、入射した100個の光子のうち80個が電子に変換されたことを意味します。理想的な状態では100%（または1.0）となりますが、実際のデバイスでは様々な損失要因により、この値は100%より低くなります。

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