光电器件利用光电效应,将光与电联系起来。光电器件主要包括利用半导体光敏特性工作的光电导器件,利用半导体光伏效应工作的光电池和半导体发光器件等。
光电导器件在各行各业都有着广泛的应用,从小巧的感光电阻,到手机镜头,抑或是工业级、科研级的高性能光电探测器。光电导器件的发展为诸如时间分辨超快光谱、单分子光谱、非线性成像等光学实验手段提供必要的技术支持,助力研究受限量子体系、微纳结构、有机/无机半导体等材料或体系的光学特性。
太阳能光伏发电已成为重要的新兴产业。利用晶硅等无机半导体的传统光伏发电已得到大规模的应用,与风能发电一起在实现“双碳”目标的道路上发挥重要作用。有机光电材料近年来得到长足发展,有机太阳能电池具有柔性、环保、低成本、工艺简单等诸多优势,但光电转换效率是限制其广泛应用的主要因素。有机光伏材料吸收光子产生的束缚态激子难以拆分成自由电荷,拆分后的自由电荷还要受制于多种复合过程,这些制约有机太阳能电池效率提升的问题亟待通过研究材料中电荷拆分和复合的微观机制,提出新的有机光电材料设计方案,从而进一步提高有机光电器件的能量转换效率来解决。钙钛矿型光电池具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率,载流子的扩散距离和寿命较长。钙钛矿太阳能电池稳定性的问题是制约其发展的关键因素,研究其载流子输运性质有助于完善其理论基础,为优化钙钛矿光电器件性能提供帮助。染料敏化太阳能光伏材料模拟植物光合作用的过程,具备原材料丰富、稳定性高、成本低,生产过程无毒无污染等优点,作为新型太阳能光电材料也有着广泛的用途。张春峰老师致力于用泵浦探测、时间分辨荧光、二位想干光谱等实验手段,结合低温、强磁、高压等实验环境,研究半导体光电材料中的瞬态物理响应,研究方向包括量子相干特性、自选多重性以及界面能量电荷转移等物理过程。吴小山老师在太阳能电池技术开发方向有重要贡献,研究课题包括薄膜太阳能电池、量子点太阳能电池应用基础研究。马李刚老师在新能源材料制备及性能研究方面成果突出,特别是关于碲化镉薄膜光伏电池制备、产业化、物理机制等方面的工作。钱德平老师的研究内容主要围绕有机光伏器件中的电压损失、非富勒烯材料的设计与提纯、新型薄膜太阳能电池的工作物理计制等课题,特别专注于非富勒烯有机光伏体系中电荷拆分的动力学原理研究。郭媛媛老师对于对称性二聚体电荷分离动力学的研究,对解释太阳能光伏材料中,相同条件下对位二聚体作为受体时拥有较高的光电转换效率做出了贡献。
半导体发光器件的工作原理是注入到半导体中的非平衡电子-空穴对释放辐射光子,并回到平衡态的过程。半导体发光器件用作照明光源,具有高效、节能、长寿命、易维护等显著特点。半导体发光器件用作半导体激光器具有体积小,效率高,能直接利用电源对输出激光进行调制等优点。钙钛矿半导体量子点的高校发光和良好的电输运特性,在发光二极管、半导体激光器以及量子光源等方面都具有优异的应用前景。祝世宁老师多年来从事量子光学、非线性光学、激光物理、微结构功能材料和物理等科研工作,在微结构材料的设计、制备、性能表征、新效应研究和器件研制方面均有重要贡献,祝老师在全固态激光器研究方面,利用超晶格材料与全固态激光技术相结合,研制了光学超晶格多波长激光器等设备。

图片:柔性太阳能电池