先進的全彩圖像傳感器技術可同時進行能量收集和成像
基于有機的光電技術越來越被認為是低功耗室內電子產品和無線物聯(lián)網(wǎng)傳感器的節(jié)能解決方案。這主要是由于與傳統(tǒng)的硅基器件相比,其具有卓越的靈活性和重量輕。值得注意的是,有機光伏電池(OPV)和有機光電探測器(OPD)是該領域的領先例子。即使在非常低的光照條件下,OPV 也具有出色的吸收能量和發(fā)電能力,而 OPD 則能夠捕獲圖像。然而,盡管它們具有潛力,但迄今為止這些設備的開發(fā)都是獨立進行的。因此,它們尚未達到下一代小型化設備實用所需的效率水平。
韓國科學技術研究院 (KIST),由光電材料與器件中心的 Min-Chul Park 博士和 Do Kyung Hwang 博士、學院的 Jae Won Shim 教授和 Tae Geun Kim 教授領導高麗大學電氣工程博士、梨花女子大學化學與納米科學系的 JaeHong Park 教授開發(fā)了一種有機光電器件。這種創(chuàng)新設備不僅集成了有機光伏電池(OPV)和有機光電探測器(OPD)的功能,而且還是在需要低光條件的應用中可視化圖像的先驅,從而提高了室內環(huán)境的能源效率。
通過將有機半導體層發(fā)展為多組分結構,研究團隊提高了器件的性能。在門環(huán)境中,它實現(xiàn)了超過 32% 的令人印象深刻的光電轉換效率,以及超過 130 dB 的線性動態(tài)范圍。對比度的顯著提高(尤其是在弱光條件下)比傳統(tǒng)硅器件(通常提供 100 dB 的線性動態(tài)范圍)提供更清晰的圖像。
合作研究團隊成功應用單像素圖像傳感,取得了進一步的進步。該圖像傳感系統(tǒng)捕獲環(huán)境光,轉化為電能,并利用該能量來獲取圖像。與之前在標準照明條件下的低光下需要專用相機的需求相比,新開發(fā)的光電探測器具有多組件半導體層,可提供多種應用。它不僅可以用作傳統(tǒng)相機,還可以用作窗戶或墻壁上的裝飾元素,提供足夠的分辨率來辨別物體的形狀和運動。
KIST 的 Min-chul Park 博士強調了這項技術的多功能性,并指出:“雖然主要用作能量采集器,但它也可以用于檢測運動并識別無光環(huán)境中的運動模式。” 他進一步對其潛在應用表示樂觀,并表示:“這不僅對于人機交互(HCI)研究而且在包括智能室內環(huán)境在內的各個工業(yè)領域都具有巨大的前景。”
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