有机-无机杂化钙钛矿发光二极管(PeLED)作为一种新型发光器件,具有原料来源广、器件制备简单和载流子迁移率高等优点,使其成为显示与发光领域的研究热点之一。由于PeLED存在发光稳定性差和器件均匀发光区域小的缺点,并且对于PeLED量子效率的测试没有统一的测量方法。鉴于此,提出一种新型的PeLED量子转化效率测量系统。首先采用小尺寸积分球并结合光谱测量系统对PeLED发射光进行收集,最终得到其量子转化效率。然后采用GaN发光二极管的数据作为标准数据,并对该系统的中心波长、亮度及辐射亮度进行校准。最后使用该测量系统测量PeLED器件的性能。实验结果表明,当电压为3.2V时,PeLED的外量子效率最高,值为0.089%,与参考值的误差不超过6%。

针对钙钛矿太阳能电池中Spiro-OMeTAD层氧化不足或氧化过度而导致器件性能较低的问题,研究了空穴层Spiro-OMeTAD氧化对器件光电性能的影响。采用4种不同的方式对空穴层进行氧化,对氧化前后空穴层薄膜的光电性能进行研究,以确定最佳的氧化方式及条件。制备了结构为ITO/SnO₂/CH₃NH₃PbI₃/Spiro-OMeTAD/Ag的平面型器件,对氧化前后器件的光电性能进行表征及对比分析。结果表明:有效的氧化方式可减少Spiro-OMeTAD膜表面的针孔,使Spiro-OMeTAD膜层更加致密,提高钙钛矿太阳能电池的填充因子;氧化处理同时也降低了Spiro-OMeTAD膜层对光的寄生吸收,提升了钙钛矿太阳能电池的有效光学吸收率。此外,氧气氧化Spiro-OMeTAD前驱液的方式,优于其他三种氧化方式,由此得到的器件相比于空气氧化器件,正扫模式下填充因子由0.43增加至0.63,光电转化效率由9.06%提升至14.19%。

光学常数(折射率和消光系数)是聚合物半导体薄膜器件结构设计和性能优化的重要参数。借助于Forouhi-Bloomer (F-B)色散模型，通过拟合P3HT(聚3-己基噻吩):PCBM([6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯)和MEH-PPV(聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔]):PCBM 体异质结薄膜以及聚合物导电薄膜PEDOT(聚3,4-乙烯二氧噻吩):PSS(聚苯乙烯磺酸)的反射率，计算得到其光学常数和厚度，拟合得到的反射率曲线和实验曲线符合良好。厚度拟合结果与表面轮廓仪测量结果误差小于3%。基于该方法，进一步分析了热退火对P3HT:PCBM 薄膜表面形貌和光学常数的影响。研究结果表明，P3HT:PCBM 薄膜在110 ℃退火后，折射率在550~700 nm 波长范围内的峰值由1.95上升到2.16，同时，消光系数的峰值波长向长波长方向移动。