先进的全彩图像传感器技术可同时进行能量收集和成像

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基于有机的光电技术越来越被认为是低功耗室内电子产品和无线物联网传感器的节能解决方案。这主要是由于与传统的硅基器件相比,其具有卓越的灵活性和重量轻。值得注意的是,有机光伏电池(OPV)和有机光电探测器(OPD)是该领域的领先例子。即使在非常低的光照条件下,OPV 也具有出色的吸收能量和发电能力,而 OPD 则能够捕获图像。然而,尽管它们具有潜力,但迄今为止这些设备的开发都是独立进行的。因此,它们尚未达到下一代小型化设备实用所需的效率水平。

韩国科学技术研究院 (KIST),由光电材料与器件中心的 Min-Chul Park 博士和 Do Kyung Hwang 博士、学院的 Jae Won Shim 教授和 Tae Geun Kim 教授领导高丽大学电气工程博士、梨花女子大学化学与纳米科学系的 JaeHong Park 教授开发了一种有机光电器件。这种创新设备不仅集成了有机光伏电池(OPV)和有机光电探测器(OPD)的功能,而且还是在需要低光条件的应用中可视化图像的先驱,从而提高了室内环境的能源效率。

通过将有机半导体层发展为多组分结构,研究团队提高了器件的性能。在门环境中,它实现了超过 32% 的令人印象深刻的光电转换效率,以及超过 130 dB 的线性动态范围。对比度的显着提高(尤其是在弱光条件下)比传统硅器件(通常提供 100 dB 的线性动态范围)提供更清晰的图像。

合作研究团队成功应用单像素图像传感,取得了进一步的进步。该图像传感系统捕获环境光,转化为电能,并利用该能量来获取图像。与之前在标准照明条件下的低光下需要专用相机的需求相比,新开发的光电探测器具有多组件半导体层,可提供多种应用。它不仅可以用作传统相机,还可以用作窗户或墙壁上的装饰元素,提供足够的分辨率来辨别物体的形状和运动。

KIST 的 Min-chul Park 博士强调了这项技术的多功能性,并指出:“虽然主要用作能量采集器,但它也可以用于检测运动并识别无光环境中的运动模式。” 他进一步对其潜在应用表示乐观,并表示:“这不仅对于人机交互(HCI)研究而且在包括智能室内环境在内的各个工业领域都具有巨大的前景。”

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