1 泉州师范学院物理与信息工程学院 福建省先进微纳光子技术与器件重点实验室，福建 泉州 362000
2 福州大学 先进制造学院，福建 泉州 362200
3 福建师范大学 光电与信息工程学院，福建 福州 350117
利用一维太阳能电池仿真软件SCAPS对全无机钙钛矿太阳能电池中缺陷对器件性能的影响进行了研究。研究表明，在ITO/SnO2/CsPbI3/CuI/Au电池中，CuI/CsPbI3界面和CsPbI3光活性层缺陷密度对器件的性能具有较大影响。随着缺陷密度增大，器件的开路电压、短路电流、填充因子和光电转化效率均减小，尤其是当缺陷密度大于1015 cm-3后，器件性能显著下降。相反地，CsPbI3/SnO2界面缺陷对器件性能无显著影响。通过优化器件的缺陷密度、光活性层的厚度和受主掺杂浓度，全无机钙钛矿太阳能电池的光电转化效率可以达到20%以上。
钙钛矿太阳能电池 全无机 缺陷 仿真 perovskite solar cell all inorganic defect simulation
1 泉州师范学院物理与信息工程学院 福建省先进微纳光子技术与器件重点实验室，福建 泉州 362000
2 泉州师范学院 化工与材料学院，福建 泉州 362000
制备了平面结构2D/3D混合钙钛矿（PEA）0.15FA0.85SnI3/SnO2异质结光探测器。研究发现，SnO2薄膜的引入可以调控（PEA）0.15FA0.85SnI3薄膜的晶体生长过程，有助于获得致密的连续薄膜。在520 nm单色光辐照下，器件的响应度高达3.19×105 A/W，相应的探测率为6.39×1015 Jones。在808 nm单色光辐照下，器件的响应度和探测器率也可分别达到1.70×104 A/W和7.28×1013 Jones。相关性能明显高于（PEA）0.15FA0.85SnI3单层薄膜光探测器。器件性能的提高一方面是由于钙钛矿薄膜表面形貌的改善，提高了器件的吸收效率和载流子收集效率；另一方面是由于（PEA）0.15FA0.85SnI3和SnO2之间形成了p?n结结构，从而有效提高了钙钛矿薄膜中的光生电子?空穴对的分离效率，降低了电子和空穴的复合几率。同时，（PEA）0.15FA0.85SnI3/SnO2界面处特殊的能级结构也可诱导器件产生光电导增益。
光探测器 Sn基钙钛矿 异质结 2D/3D混合结构 SnO2 photodetector Sn perovskite heterojunction 2D/3D hybrid structure SnO2
1 泉州师范学院交通与航海学院, 福建 泉州 362000
2 泉州师范学院物理与信息工程学院信息功能材料福建省高校重点实验室, 福建 泉州 362000
受动态范围的限制,传统的CMOS相机需要通过曝光时间控制和自动增益控制方式减小像素饱和与溢出的影响,以获得目标场景的清晰信息。若要同时获取目标场景的暗场和亮场图像,必须扩展CMOS图像传感器的动态范围。提出一种基于二值化图像叠加的CMOS相机动态范围扩展方法。该方法利用曝光时间按对数变化的一系列二值化图像进行叠加,拓宽了CMOS相机的图像探测动态范围,即使在亮度变化很大的环境下也能实现强信号和弱信号的同时探测,从而获得目标场景清晰的灰度图像。实验结果表明,与传统CMOS相机成像相比,二值化叠加CMOS相机的相对动态范围最高可拓宽8倍以上。通过图像亮度曲线对比,发现二值化叠加CMOS相机具有有效的对数响应输出。二值化叠加CMOS相机能有效减少图像亮处的饱和溢出和暗处细节信息的丢失,在高亮和背光处均能获得完整清晰、亮度均匀的图像。
传感器 CMOS图像传感器 对数响应 图像叠加 二值化 动态范围 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2428010
1 燕山大学 理学院, 河北 秦皇岛 066004
2 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 东北大学 秦皇岛分校, 河北 秦皇岛 066004
通过器件模拟的方法研究了载流子迁移率对有机太阳能电池性能的影响。研究发现载流子迁移率同时影响光生电子-空穴对的解离和载流子的输运过程, 电子和空穴的迁移率都有一个最佳值。大于最佳值会导致短路电流的微小上升和开路电压的大幅下降; 小于最佳值会降低光生电子-空穴对的解离效率, 进而使短路电流和填充因子明显下降。
有机太阳能电池 迁移率 短路电流 开路电压 填充因子 organic solar cells mobility short circuit current open circuit voltage fill factor
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
采用多重量子阱结构制作了高效红色磷光有机电致发光器件。以4,4′-bis(N-carbazolyl)-1,10-biphenyl(CBP)掺杂bis(1-phenyl-isoquinoline)(Acetylacetonato) iridium(Ⅲ) (Ir(piq)2(acac))为发光层, 4,4′-bis(N-carbazolyl)-1,10-biphenyl(Bphen)为电荷控制层, 形成了Ⅱ型双量子阱结构, 器件的最大亮度为15 000 cd/m2, 最大电流效率为7.4 cd/A, 相对于参考器件提高了21%。研究结果表明: 以Bphen为电荷控制层形成的Ⅱ型多重量子阱结构能有效地将载流子和激子限制在势阱中, 并且使空穴和电子的注入更加平衡, 从而提高了载流子复合的几率和器件的效率。
量子阱 磷光 有机电致发光器件 quantum well phosphorescent Ir(piq)2(acac) Ir(piq)2(acac) organic light-emitting devices
1 中国科学院 激发态物理重点实验室 长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院， 北京100039
在有机小分子太阳能电池CuPc/C60和TiOPc/C60的阳极ITO表面分别制备了一层Ag纳米颗粒，并采用MoO3作为阳极缓冲层，器件的性能均得到有效改善。Ag纳米颗粒的引入所形成的表面等离子激元共振可显著提高有机光活性层的吸收效率和光生激子的分解效率；而MoO3有效抑制了光生激子在有机/金属界面处发生的猝灭，提高了器件的短路电流，并保持其它性能不变，最终提高器件的光电转化效率。
有机太阳能电池 Ag纳米颗粒 表面等离子激元 organic solar cell Ag nanoparticle surface plasmon MoO3 MoO3
1 中国科学院 激发态物理重点实验室 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院, 北京100039
采用F16CuPc作为有机太阳能电池的阳极缓冲层可使器件的性能得到显著提高。F16CuPc的引入, 一方面可以实现CuPc分子的定向生长, 从而改善CuPc薄膜的结晶度, 提高其空穴迁移率；另一方面在F16CuPc/CuPc界面处可形成偶极层, 改善空穴的输出效率。以上两个作用有效提高了器件的载流子收集效率, 降低了器件的串联电阻和光生载流子复合几率, 从而提高了器件的短路电流和填充因子。同时, F16CuPc的引入使器件的内建电场增大, 提高了器件的开路电压。
阳极缓冲层 结晶度 anode buffer layer CuPc CuPc F16CuPc F16CuPc crystallinity
1 中国科学院 激发态物理重点实验室 长春光学机密机械与物理研究所， 吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院， 北京100049
研究了有机光伏器件的激子阻挡层(EBL)的工作机制，对于像bathocuproine (BCP)和bathophenanthroline (Bphen)这样的电子阻挡层，主要利用的是他们的强的电子传输能力。而像copper phthalocyanine (CuPc) 作为电子阻挡层则可利用它大的空穴传输能力和较低的HOMO能级。 我们还发现当CuPc厚度为10~30 nm 时，CuPc表现出比BCP 和Bphen高的EB特性。文中还较为详细地叙述了CuPc作为电子阻挡层的运行机制。
有机光伏 激子阻挡层 能量转换效率 organic photovoltaic electron blocking layers power conversion efficiency
