1：铅在钙钛矿器件中的难以被取代的原因      针对钙钛矿的毒性问题，一个关键问题是，在不含铅的情况下是否能够实现优异的钙钛矿光电性能。尽管在这方面已经取得了一些进展，但无铅钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性仍然远低于含铅的钙钛矿光伏电池。这是因为含铅的钙钛矿具有一种特殊的轨道混合构型，有助于其出色的光电性能。因此，研究人员尝试使用具有类似轨道构型的其他金属来替代铅，其中被泛研究的材料是锡（Sn）基钙钛矿。      锡的离子半径（118 pm）与铅（119 pm）相似，并且具有孤对的5s和空的5p轨道，其有效核电荷（Zeff）分别为10.63和9.10。然而，锡离子Sn2+有被氧化为Sn4+的趋势（Sn2+/Sn4+的标准还原电势E0 = 0.15 V，而Pb2+/Pb4+的E0= 1.67 V）。这可能是因为缺乏镧系元素的影响，导致锡离子5s孤对电子的Zeff比铅离子中的6s孤对电子较小。因此，在钙钛矿薄膜中产生的Sn4+会意外地导致高缺陷密度，从而降低了光电性能。此外，据认为，SnI2的急性毒性比PbI2更高。     除了锡，还有另一种具有相同价电子构型的IV族元素，即锗（Ge）。然而，由于锗离子的较小离子半径（73 pm）和更高的氧化倾向（Ge2+/Ge4+的E0 = 0 V），导致锗基钙钛矿的光电特性和稳定性较差。为了寻找稳定的无铅钙钛矿材料，研究人员还尝试了其他组合物，其中包括含有Bi3+和Sb3+的ns2元素。然而，这些组合物形成的晶体结构具有相对较宽的带隙和较差的电荷传输能力，限制了它们的光电特性。目前来看，就钙钛矿晶体的光电性能、热力学和环境稳定性而言，铅仍然是最有前景的元素。（见方框1表）方框1表：铅和其他替代离子以及含有这些离子的卤化物钙钛矿（相关）化合物的典型性质O、可实现的；X、无法实现。数据来源于参考文献中。2：PSCs对环境的影响为了评估PSCs对环境的影响，人们采用了生命周期评估的方法，考虑了从提取、纯化和制备铅相关原材料，到PSCs的制造、安装、维护，以及产品寿命结束时的处理等所有阶段。对PSC生命周期的评估得出了一些积极的结论，认为PSCs比其他技术（如商用硅太阳能电池）更具可持续性。然而，PSCs中铅的泄漏仍然是一个令人担忧的问题。一旦安装完成，面板的大部分寿命将受到不受控制的大气条件的影响，而面板的损坏可能导致铅溶解和扩散。通过生命周期分析和浸出研究，可以确定潜在的暴露浓度，但其对人类健康或环境的影响取决于有机物可生物利用总铅的量以及生物可利用部分是否具有毒性问题。在土壤中，铅的生物利用程度取决于水中铅的形态、土壤的化学成分（如离子强度、pH值、天然有机物）以及土壤类型（如粘土、壤土等）。钙钛矿中的有机阳离子会改变土壤的pH值，并影响植物对铅的吸收能力。图1 PSC的铅泄漏途径及其潜在环境影响的评估因此，在评估环境或人类健康风险时，应考虑铅的形式、化学转化以及周围的化学基质。人类每周铅摄入量（LWI）被视为衡量铅暴露的健康指标，联合国粮农组织将其上限设定为0.025 mg/kg。通过假设损坏的PSC面板中的所有铅将在有限的时间内泄漏并进入环境，可以估计在不同百分比的分散和环境扩散情况下的LWI水平。图1所示的方案是在考虑不同可能情况的基础上进行计算的，以估计LWI的潜在水平。从这些结果可以推断出，只有一小部分总铅可能对人类构成风险，因为在许多情况下，LWI将高于人类3000-5000年前的估计水平以及2010年取消的成人LWI限额。3：PSC中的铅固定化策略1）晶粒封装 通过将钙钛矿颗粒包裹在疏水性有机物（如聚苯乙烯）、防水氧化物（如TiO2、SiO2、Al2O3）或不溶性铅盐（如PbS、PbSO4、Pb(OH)2）中，可以有效地阻断水进入和离子流出的通道。选择透水性较低的覆盖层材料，确保覆盖层具有强疏水性、高致密性并完全覆盖钙钛矿晶粒。例如，通过在钙钛矿结晶前或后处理过程中引入小分子的缩合物，或在钙钛矿层的顶部沉积疏水分子或功能盐（如磺基、硫酸盐、硫化物），可以实现对晶界和表面的原位封装。良好粒径分布的含铅钙钛矿显示出出色的水稳定性，并在作为生物成像闪烁体时表现出潜在的应用前景，而对目标动物没有显著的细胞毒性，这表明生物利用度降低。另外，将防水层插入用于内部或外部封装的PSC中，也可以防止水分渗透。然而，这些方法在器件损坏的情况下可能会失效。尽管通过将可固化材料与密封剂混合赋予了一些自修复特性，但由于受损密封剂的固化通常需要外部刺激（如紫外线辐射、加热），其保护效果可能存在问题。2）铅络合 通过添加适当的添加剂，形成与铅离子（Pb2+）形成低溶解度复合物的策略，降低钙钛矿中铅化合物的溶解度。典型的添加剂应具备两个供电子的路易斯碱官能团（如羰基、硫醇、磺基、硫化物、卟啉环、冠醚），通过酸碱相互作用与路易斯酸性的Pb2+离子配位。添加剂的疏水主链或侧链应具有疏水性部分（如长烷基链、氟基团、碳纳米管），使得在络合后形成的络合物在水中沉淀。因此，形成的络合物在配体与Pb2+离子螯合之后变得疏水。例如，在钙钛矿前体中加入聚丙烯酸接枝的碳纳米管（CNT-PAA），可以有效抑制相应PSCs中的铅泄漏。3）结构集成 通过提高组成元素之间的结合强度、集成体的连接性和界面内聚力，钙钛矿结构在器件内的集成可以增加水渗透、结构碎裂和分层的能垒，从而提高结构的稳定性，防止水溶解和铅泄漏。例如，通过引入具有强配位能力或偶极-偶极相互作用的界面/集成桥，可以增强器件的互连性。已证明，钙钛矿顶表面的化学相互作用增强对抗晶体坍塌和延缓铅释放的效果是有效的，但在器件损坏的情况下可能会失效。因此，需要将整个结构集成，包括钙钛矿层的表面、本体和界面。通过在钙钛矿层中引入可聚合单体，构建钙钛矿/聚合物基质，可以实现钙钛矿晶粒的整合。例如，丙烯酰胺单体作为钙钛矿膜的添加剂，可以在原位聚合过程中形成聚酰胺，并与钙钛矿发生转化。聚酰胺中的-C=O基团可以在晶界和钙钛矿表面与过配位的Pb2+发生相互作用，形成坚固的螯合结构在沉积的薄膜中。此外，聚酰胺在暴露于水中时易形成水凝胶，这进一步防止了Pb2+从器件溶解和扩散到水中。此外，。聚合过程中单体的团聚效应可以在钙钛矿层内引起压缩应变，从而增加离子迁移的活化能和水渗透的势垒，提高高湿度条件下的晶体稳定性此外，将钙钛矿渗透到刚性和介孔结构中，也有望防止结构坍塌。4）泄漏铅的吸附 由于铅固存效率（SQE）与吸附位点的密度直接相关，因此需要充足的负载材料，以确保足够的铅吸附能力。因此，在装置的内层中实施Pb吸附剂可能是不够的，因为逐层清除的能力有限。过多的绝缘材料会降低电极的导电性。此外，电荷传输层的厚度通常只有几百/几十纳米，这限制了捕获钙钛矿膜中所有Pb2+的能力。因此，更好的选择是将铅吸附材料嵌入外部封装中，这样可以避免负载量的限制，保持器件性能。例如，Li等人提出了一个优秀的方法，通过在前玻璃顶部沉积高透明度的Pb吸附剂，而不需要过滤入射光，并将聚合物密封剂与Pb2+结合材料的混合物插入后电极和封装盖之间。由于两侧都具有显著的铅吸附能力，这种化学方法可以显著减少铅泄漏达到96%。此外，应在不同的温度和pH条件下组合使用具有不同活性的铅吸附材料。例如，利用膦酸和亚甲基膦酸基团组成的铅吸附剂，由于其温度依赖的去质子化效应，可以在较大温度范围内保持较高的铅固存效率（SQE）。图2：PSC中的铅固定化方法4：PSC中的铅固定化策略对比及铅泄漏测量方案设计对上述四种铅固定策略从工作机理、保护效果及对器件性能的影响等方面进行了系统比较。值得注意的是，内部铅固定策略（即分离、络合、整合）表现出高选择性和快速响应性，因为在泄漏之前Pb2+离子得到了预先保护，但其铅固存效率（SQE）相对较低（约60-80%）。铅的固定能力与嵌入添加剂中功能位点的密度有关，尤其对于络合方法。然而，添加剂中的大多数是绝缘的，在某些情况下是光吸收的，这会破坏电荷传输和光子捕获，并且添加剂与Pb前体之间的相互作用会影响钙钛矿结晶。因此，在添加剂浓度超过钙钛矿材料的容忍度时，可能会在PCE和SQE之间存在权衡。然而，适量的Pb固定添加剂可以有利地提高PCE和寿命，分别通过最佳优化器件与原始器件的PCE和寿命比来定义。晶粒封装和化学络合的方法由于晶粒的惰性和形成的铅络合物的不溶性，在铅回收过程中可能面临挑战，因为铅回收依赖于从器件中提取铅的容易性。此外，在大规模制造中，在钙钛矿层中形成均匀覆盖层可能存在问题，因为难以控制层厚度，这限制了PSC的升级。在这些方面，结构集成似乎更具潜力，其中铅的固定能力与添加剂的结构稳定性相关，而不是与螯合位点有关，从而实现相对较高的SQE（约80%）。相比之下，在SQE接近100%的情况下，外部实施铅吸附剂在抑制铅泄漏方面更为有效，因为可以加载大量材料而不影响器件性能。然而，这种方法仍然存在一些缺点，可能会降低其有效性。值得注意的是，PSC的铅泄漏及其吸附在很大程度上取决于测试条件，如温度、pH值、暴露水的体积以及设备的损坏方式。然而，表2中报告的SQE值是在完全不同的条件下测量的。为了定量评估PSC的铅泄漏并比较全球各实验室使用不同铅固定技术的情况，需要建立一个由计算模型支持的标准铅泄漏测试方法。此外，建议采用标准方式测量一些指标，如总泄漏铅浓度（cLL）、泄漏率（LR）和SQE，并模拟钙钛矿在恶劣天气条件（酸性和大雨）下的两种暴露情况（浸水和滴水），如表2和图3a所示。此外，应使用老化的钙钛矿膜进行铅泄漏测量，而不是完整器件，包括有或没有分层封装剂，以模拟钙钛矿层完全暴露于水的情况。此外，可以进行生物测试，评估泄漏铅对植物或动物生长的影响。图3：建议的铅泄漏测量和铅固定器件结构四、小结铅基PSCs的研究在效率和稳定性方面取得了快速进展。现在是时候进一步研究如何在考虑可持续性的情况下，在大规模工业规模上实施这一有前景的技术的下一阶段，以避免从前体制备到太阳能电池板的长期工作寿命中可能发生的铅泄漏。同时，在实际部署基于卤化铅钙钛矿的光电器件时，需要进行深入的职业和当地人口风险评估，以确保在其运行过程中和使用寿命结束时防止铅泄漏，这不仅是法律要求，也是道德义务。有关铅使用的具体立法可以推动铅固定化和设备回收战略的创新。同时，应制定紧急应对措施计划，以减少发生火灾事故时空气中无意排放的铅对土壤的污染。此外，在将PSCs投放市场之前，应进行标准测试，以评估潜在的铅泄漏风险。参考文献Zhang, H., Lee, JW., Nasti, G.et al. Lead immobilization for environmentally sustainable perovskite solar cells. Nature 617, 687–695 (2023).Doi: 10.1038/s41586-023-05938-4

在光电领域，量子产率（PLQY）是一项至关重要的参数。对于那些对此领域充满热情和挑战的研究者来说，选择一款可靠、精细、易于操作的光致发光量子产率量测系统就显得至关重要。光焱科技Enlitech研发的LQ-100X-PL就是为满足这些需求而生，LQ-100X-PL适用的研究领域广泛，包括荧光粉、LED荧光材料、OLED荧光材料、钙钛矿、雷射染料、钙钛矿量子点粉末与单晶、PbS量子点等。每一个优秀的研究团队都明白，最重要的工作不是组装测量仪器，而是进行实质的科学研究。是时候停止使用自行组装的PLQY量测系统，不再为低重复性、体积过大、切换波长困难的问题感到困扰。一切的解决方案，只需要光焱科技Enlitech的 LQ-100X-PL。一、打破传统，提供一站式解决方案1. 你还在买零件自行组装PLQY量测系统吗？自行组装PLQY量测系统，除了设备选购、组装和调试等问题外，更严重的是可能因为各种不可控因素导致测量的重复性低，影响整个研究团队的工作效率。在LQ-100X-PL面前，这些问题都将不再困扰您。只需要购买一台光焱科技LQ-100X-PL，即可为实验室提供完整的PLQY测量解决方案。2. 你还在为了自组量测系统量测重复性低而感到困扰吗光焱科技LQ-100X-PL的PLQY重复性能达到98%以上，ELQY重复性更高达99%以上，对于实验室来说，是值得信赖的选择。3. 你还在苦思自组量测系统难以适应手套箱的空间？为了满足不同实验室的需求，我们设计了LQ-100X-PL，其尺寸仅502.4mm(L) x 322.5mm(W) x 352mm(H)，能轻松整合进实验用手套箱内4. 你还在为了切换波长工序繁琐严重降低效率而苦恼吗?LQ-100X-PL采用了切换光源容易的设计，需要切换不同波长光源时，无需专业施工团队，只需要转开光纤线，即可实现切换，也可以轻松拓展波长至900~1700nm二、全面功能，可测量多种参数LQ-100X-PL具备多项强大功能，可满足不同的量测需求：LED/发光器件PL光谱（NIR）：通过测量光谱，准确分析LED或发光器件的发光特性。LED/发光器件PL猝灭速率分析：帮助研究人员分析LED或发光器件的猝灭速率，以了解其发光效率。LED/发光器件PLQY（光致发光量子产率）：LQ-100X-PL能够精确测量LED或发光器件的PLQY，为研究者提供重要的光电性能参数。LED/发光器件EL光谱：通过选择配套EL套件，LQ-100X-PL可以测量太阳能电池的电致发光光谱，帮助研究人员深入了解其性能。LED/发光器件EL EQE（光电转换效率）：通过选配EL套件，LQ-100X-PL能够测量LED或发光器件的电致发光光谱，提供有关光电转换效率的关键数据。三、选择LQ-100X-PL的10大理由紧凑结构，体积小：LQ-100X-PL的尺寸仅为502.4mm（长）x 322.5mm（宽）x 352mm（高），非常适合实验用手套箱的整合，避免因水解或氧化导致测量效果不佳的问题。可定制样品盒：为产品量身打造的样品盒可快速对位待测产品，并配备4英寸外径PTFE材质的积分球，具有大开口，便于操作。激光与LED双光源选择：LQ-100X-PL配备LED和激光两种光源选择，可根据样品的特性和能量耐受性自由选择。激光光源可选波长为375 nm / 405 nm / 532 nm等，提供高单色性和超窄带宽光源，为精确测量提供手术刀般的精度。如果受测样品材质无法承受激光高能量，LQ-100X-PL还提供LED光源选择，可供选择的波长包括385 nm / 405 nm / 430 nm / 470 nm / 532 nm，经济实惠。同时选购激光和LED光源，让您同时享受两种光源的量测兼容性。光源切换便捷：LQ100X-PL采用独特设计，切换不同波长光源非常简便，无需专业施工团队，只需转动光纤线即可轻松完成切换。全自动智能软件控制光强：激光光强调整步进为1%，LED光源调整步进更可达到0.1%的超精细调节，确保光源强度精确可控。NIR快速拓展模块可选：可选购NIR拓展模块，轻松将光源波长范围从300~1100nm拓展至900~1700nm，满足不同产品波长需求。支持原位时间PL光谱分析：LQ-100X-PL支持原位时间PL光谱分析，能够快速表征材料在原位时间上的变化，并生成2D和3D图表。可选配EL套件：选购EL套件后，LQ-100X-PL可用于电致发光ELQY量测，进一步扩展了其应用领域。高速测量：LQ-100X-PL具备极快的测量速度，每秒可测量2~3个点（具体速度根据测量参数设置而有所差异）。广泛的亮度范围：LQ-100X-PL可用于超低亮度测试，亮度范围可达0.01nit，满足不同亮度要求的测量需求。在选择光致发光量子产率量测系统时，光焱科技Enlitech的LQ-100X-PL凭借其紧凑结构、可靠性、全面功能和竞争优势成为您的好选择。无论您的研究领域是荧光粉、LED荧光材料、OLED荧光材料、钙钛矿、雷射染料、钙钛矿量子点粉末与单晶还是PbS量子点，LQ-100X-PL都能为您提供精准、可靠的量测解决方案。让我们把预算花在刀口上，让您的研究团队将更多时间专注于产品开发，将剩下的事情交给光焱科技专业团队为您设计的LQ-100X-PL。选择光焱科技，开启量测新时代！

Nature：突破障碍 - 何祝兵团队在甲胺掺杂的倒钙钛矿太阳能电池中达成25.86%的效率分子掺杂工艺： 研究人员引入了一种使用二甲基胺基掺杂剂的分子掺杂工艺，该工艺能够创建一个与p-钙钛矿/ITO接触良好且能够完全钝化晶界的结构。这种创新工艺提高了钙钛矿太阳能电池的功率转换效率（PCE），实现了经认证的25.39%的PCE，这是对钙钛矿太阳能电池现有标准的改进。分子挤压技术： 该工艺采用了一种独特的“分子挤压”方法，在甲苯淬灭结晶过程中将分子从前驱体溶液排出到晶界和薄膜底部。这种独特的技术导致了钙钛矿薄膜的p-掺杂，有助于提高器件的效率。长寿命和高效率： 器件在逆向扫描时实现了25.86%的效率，并表现出卓越的稳定性，即使经过1000小时的光老化，仍能保持96.6%的初始效率。这表明钙钛矿太阳能电池在性能和可靠性方面取得了显著的进步。在不断发展的光伏领域中，更有效、可持续地利用太阳能的追求是一项不懈的努力。科学家已经探索了许多途径来提高太阳能电池的效率，其中钙钛矿太阳能电池因其性能潜力和经济制造能力的结合而一直脱颖而出。今天，我们将聚焦于一支南方科技大学何祝兵团队率领杰出的研究团队所取得的重大突破，他们实现了钙钛矿太阳能电池效率的深度提高，这标志着我们共同追求更可持续和能效的未来的重要一步。这项开创性的研究提出了一种与传统方法有着根本不同的新型分子掺杂工艺，使用了一种二甲基氨基基团的掺杂剂。这种掺杂剂巧妙地用于形成和谐的p-钙钛矿/ITO接触，并精确地去除晶界缺陷，推动了钙钛矿太阳能电池功率转换效率（PCE）的大幅提升。研究团队创造出了一个惊人的世界纪录，即25.39%的认证PCE，为该行业设定了新的标准和潜力。为了达到这个非凡的成就，研究人员提出了一种被称为“分子挤压”的巧妙技术。这种创新策略迫使前体溶液中的分子在甲苯淬火晶化过程中重新分布到晶界和薄膜底部。因此，这导致了钙钛矿薄膜的p型掺杂，这是实现设备效率显著提高的关键。这种独特的工艺因此标志着一种基础性的突破，从根本上改变了可再生能源范式。然而，这项研究的胜利不仅仅局限于效率领域。该团队的冠军设备不仅在反向扫描中展示了25.86%的PCE，超越了以往的阈值，而且表现出了卓越的稳定性，在经过1000小时的光老化后仍保持了96.6%的初始效率。这项成就解决了钙钛矿太阳能电池技术中的一个主要挑战——效率和稳定性之间的平衡，并为未来旨在优化这两个重要方面的研究提供了有价值的基础。在这项开创性研究的核心是Enlitech的QE-R精密测量设备的精确利用。这种先进的设备为团队提供了准确的读数，使他们能够仔细评估他们的新方法的结果。选择Enlitech的QE-R设备，这种以精度和可靠性闻名的设备，强调了顶级资源在实现突破性成果中的重要性。此外，研究人员深入探究了p-钙钛矿/ITO界面的复杂能带对齐。通过应用紫外光电子能谱（UPS），他们阐明了促进空穴提取的带弯曲现象，这是实现高性能太阳能电池的关键过程。实验揭示了二甲基氨基基团掺杂剂以及与铅离子形成的分子复合物修改ITO基板的功函数，从而获得了有利于高效空穴提取的能带对齐。除了提高效率和稳定性外，研究团队还解决了钙钛矿太阳能电池中常见的滞后效应挑战。通过采用分子挤压技术和精确的掺杂工程，他们显著降低了滞后效应，从而使设备性能更加可靠和可重复。这一突破为实际应用和商业化钙钛矿太阳能电池提供了巨大的潜力，因为它解决了阻碍其广泛应用的主要障碍之一。此外，研究团队对电荷载流子动力学的详尽研究揭示了他们的钙钛矿太阳能电池性能异常出色的机制。通过各种分析技术，包括电荷密度差和Bader电荷分析，他们揭示了钙钛矿薄膜内电荷的重新分布，这归功于有效的分子掺杂策略。这种重新分布导致了提高空穴提取效率和提高整体设备性能的效果。总之，这项开创性的研究代表了钙钛矿太阳能电池领域的重大进展，实现了25.39%的创纪录效率和卓越的稳定性。分子掺杂工艺结合创新的分子挤压技术为实现对设备性能和稳定性的前所未有的控制铺平了道路。Enlitech的QE-R精密测量设备的利用对于准确评估制造的设备的光电性质起到了至关重要的作用。这一非凡成就将我们更接近实现钙钛矿太阳能电池的全部潜力，推动我们迈向由清洁、可再生能源驱动的未来。分离ITO表面的Pb 4f（a），I 3d （b）和P 2p （c）的XPS光谱来自ITO/DMAcPA/钙钛矿（蓝色）和ITO/钙钛矿（DMAcPA）（红色）样品两种钙钛矿薄膜埋底面XPS图 S26.Pb 4f（a）、I 3d （b）和调查（c）的XPS光谱，在底部检测到原始（红色）和DMAcPA掺杂（蓝色）钙钛矿薄膜的表面，与正文中报导了制造过程。 Pb结合能的红移在钙钛矿的埋藏底面检测到（图。S26a）也可以表示O–Pb与键削弱了主流Pb-I共价键的结合能和这里解释了Pb的红移。 S26b），它可以是归因于P-O-H–I的氢键，这已经得到了很好的讨论和通过上述H NMR信号的下场化学位移进行检查（图3A）。

光焱参加【2023 第3届TandemPV**】**，该研讨会于2023年6月6日至8日举行。研讨会将在法国历史名城Chambéry的Le Manège会议中心举行。众多研究人员和业界专家将分享和探讨串联光伏材料、太阳能电池和元件、放大技术以及工业化等领域的最新发展和所面临的挑战。研讨会主题:底部和顶部太阳能电池的材料研究叠层太阳能电池和元件表征和建模稳定、升级和工业化收益率和可融资性可持续性和循环经济光焱参加研讨会现场更新:

KAUST团队上个月刚创下了33.2%的世界纪录，不到一个月的时间又再次刷新钙钛矿/硅晶叠层太阳能电池(perpvskites/silicon tandems)的效率，达到了NERL认证33.7%的效率！该成果使用光焱科技的QE-R _ PV/太阳能电池量子效率光学仪进行开发。恭喜不断超越自我的伙伴。我们很荣幸能再度与客户一同见证这非凡的时刻。KAUST团队是来自King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）的顶尖研究团队。他们在太阳能领域展现出卓越的研究实力和创新能力。KAUST团队以其卓越的科研成果和突破性的技术发展，不断推动着太阳能电池的效率和性能提升。他们的研究成果多次刷新了钙钛矿/矽晶叠层太阳能电池的世界纪录，并获得了NERL的认证。KAUST团队注重国际合作与交流，与各界专家和科学家密切合作，共同探索太阳能领域的前沿技术和应用。他们的成就为可再生能源和可持续发展做出了重要贡献，树立了他们作为世界领先研究机构的声誉。Enlitech 顶尖团队的选择 加速您的研究进展！‍

什么是 PL ?　　光致发光 (Photoluminescence, PL)，是指物质吸收光子后重新辐射出光子的过程，光致发光 (Photoluminescence, PL) 是物质发光的多种形式之一，物质吸收光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态，同时放出光子，故名 “光” 致发 “光”。光致发光 (Photoluminescence，简称PL) 是冷发光的一种，指物质吸收光子 (或电磁波) 后重新辐射出光子 (或电磁波) 的过程。从量子力学理论上，这一过程可以描述为物质吸收光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态，同时放出光子的过程。出处：https://en.wikipedia.org/wiki/Photoluminescence　　光致发光 (Photoluminescence, PL) 的过程，可分为三个阶段：首先，当光照射在物质材料上时会被吸收，被称为光激发，再来多余的能量会被材料传递出去，最后这多余的能量，再以发光的方式被释放掉。因此，光致发光 (Photoluminescence, PL) 是一种探测材料电子结构的方法，与材料无接触且不损坏材料，可以提供有关材料结构、成分及环境原子排列的信息。常用于带隙检测、杂质等级和缺陷检测、复合机制以及材料质量鉴定。图一、光致发光 (Photoluminescence, PL) 过程的能量图。图中越靠上方能阶越高，也就是能量越大，基态 (ground state) 指的是所有电子在最低能阶的状态，其他有额外能量的状态则泛称 “电子的激发态 (singlet state / excited state)”。当荧光物质受到激发光的照射，原本位于基态的电子因为吸收了光的能量，因而被激发到激发态。处于激发态的电子可经多种途径回到基态。图中若电子以放光的方式释放能量回到基态，由此方式所放出的光，可广义称为 “荧光”。而此过程便称为光致发光 (Photoluminescence, PL)。什么是 PLQY ?　　光致发光量子产率  (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 是衡量发光材料的重要指标，同时也是用来对材料进行初级分类的基本参数。光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 定义为发射的光子数量与吸收的光子数量的比例，如以下 PLQY 公式：　　例如，如果材料吸收了 100 个光子并发射了 50 个光子，则其量子产率为 0.5 或 50%。图二、光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的量测与计算。进行光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的量测时，会先量测一个空白对照组，量测出来的光谱 (黑色光谱曲线) 只有一个激发光的峰。之后再放入要测试光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的样品，在相同的光强下让激发光打在样品上，量测出来的光谱 (红色光谱曲线) 除了有原来的激发光的峰之外，同时也会有一个荧光峰出现。比较两条光谱曲线，可以发现样品激发光的峰值强度会低于空白对照组的峰值强度，表示样品吸收了部分的激发光。而在样品的光谱曲线多出来的荧光峰，就是光致发光 (Photoluminescence, PL) 所产生荧光。The quantum yield (Φ) of a radiation-induced process is the number of times a specific event occurs per photon absorbed by the system.The fluorescence quantum yield is defined as the ratio of the number of photons emitted to the number of photons absorbed.出處：https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_yield为什么 PLQY 重要 ? 　　在大多数的应用中，效率 (efficiency) 的研究往往都是最被关注的一项关键指标，效率 (efficiency) 代表着投入系统的努力与从系统获得的收益之间的比率。　　在电致发光器件中，例如有机、钙钛矿或量子点 LED，如何最大化外部量子效率 (External quantum efficiency, EQE) 通常是驱动材料研究最主要的研究动机。但除了对器件架构和电气性能进行精心设计外，效率 (efficiency) 还直接取决于所用发光材料的固有效率，也就是每个分子激发发射的光子之间的比率，是一个很重要的关键。而这种效率 (efficiency) 通常在光致发光 (Photoluminescence, PL) 实验中量化，也就是所谓的光致发光量子产 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)。如何量测 PLQY ? 　　测量光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 常见有两种方法：第一种量测光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的方法是采用比较法。比较法是过去较被经常使用的一种方法，其使用一些已知光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 数值的参考标准，分别量测参考标准，以及研究材料的对激发光的吸收率和发射的荧光光强，然后对照比较得到研究材料的光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 数值。但使用比较法有许多缺点与限制，包含可以用来作为参考标准的物质不多，也需要找到与研究材料对激发与吸收特性接近的参考标准。而且每一次实验都要做额外的参考标准制备，大大地增加实验的花费与时间。第二种量测光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的方法是绝对量子产率测量方法，也就是直接使用积分球来量测光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)。包括一个激发光源，可以是雷射或  LED，激发光源照射到位于积分球内的发光材料，然后把所有反射、透射或发射的光都被收集在球体内，随后使用光谱仪采集光谱来检测。绝对量子产率测量方法的量测步骤步骤1. 激发光源架设 (本篇以405 nm雷射为例)：激发光源利用光纤耦合接上光纤，连接至积分球。图三：左图为一个 405 nm 雷射光源，带光纤耦合套件，激发光可以透过光纤导出。右图则是量测 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 所使用的积分球，侧边安装光学模块可以连接光纤，并将激发光导入积分球内。步骤2. 准备样品：准备要量测光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的测试样品及空白对照，比如涂布薄膜的样品，其空白对照就是未涂布薄膜的玻璃基板。图四：右图的 Sample 是待量测光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的薄膜样品，左图的 Blank 是对照于右图样品，为涂布薄膜的玻璃基板。步骤3. 分别将空白对照与要量测光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的样品放入积分球内，注意要垂直放入以避免样品掉出，样品架放入的方向也需要注意，将反射镜的方向对准激发光入射的方向。图五：PL 样品架的方式是由积分球上方放入，将样品放入样品架的凹槽中，并将反射镜与样品朝左方 (激发光入射方向) 摆入。步骤4. 调整量测条件：首先，激发光光强可以照测试需求进行调整，可利用鼠标移动输出调整杆，或直接输入需要的功率，100% 表示全功输出，依此类推。第二步是调整光谱仪量测时间，需要配合上一步激发光强的条件进行调整，提高积分时间可使光谱讯号可以有很高的讯噪比 (100:1以上会是比较好的)，也不能设定太长，太长的时间除了影响测试时间外，也可能会因为讯号太强导致光谱数值饱和，数据失真。图六：量测软件上用来调整激发光功率输出、讯号读取以及进行初步测试的接口。其中 Power 控制激发光的输出功率，可手动输入或用拉杆调整。SPM 的 Int_Time 则是可以输入光谱仪的积分量测时间，最后在点击上方 Pre Test 按钮来量测光谱，以检视设定的条件是否合适。步骤5. 光谱量测：分别量测空白对照与样品的荧光光谱，蓝色光谱为空白对照光谱，而绿色则是要量测光致发光量子产率  (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的样品光谱，由于有光致发光  (Photoluminescence, PL)，因此可以看到在激发光波长范围内，样品的光谱低于空白对照，表示部分激发光已被样品吸收，然后在荧光的波长范围，可以看到样品的荧光光谱出现，而原本的空白对照则是没有的。图七：光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的量测软件画面。左边对应的功能分别是 (A) Blank 空白对照量测, (B) 样品量测, (C) 计算光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)。中央的光谱显示图中，蓝色光谱为空白对照光谱，而绿色则是要量测光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 的样品光谱。黑色虚线为选择的激发光计算范围，橘色虚线为选择的荧光计算范围。步骤6. 选择计算波长范围：分别选择要计算的激发光波长范围与荧光波长范围后，按下计算功能，便可计算出光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)。PLQY 测试的痛点　　光致发光 (Photoluminescence, PL) 与光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY) 是研究材料表征的重要工具，目前材料测试面临挑战有以下三点：(1) PLQY 无法在手套箱内测试。(2) PLQY 无法进行原位时间光谱解析。(3) PLQY 红外波段扩展不易。        手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内，并透过循环过滤掉其中如水气、氧气以及其他有机气体等活性物质的实验室设备，许多发光组件的制程都会在手套箱内完成，例如要将发光材料涂布到玻璃基板上所使用的旋转涂布机，都会放置在手套箱内，以避免甩膜的时候，用来溶解材料的有机气体挥发，影响到人员的健康安全；又或者在手套箱内的环境条件比较单纯，可避免许多外在环境条件的干扰，因此当材料甩膜后，最好的状态下就是能在手套箱内直接测试材料的光致发光 (Photoluminescence, PL) 与光致发光量子产率 (Photoluminescence Quantum Yield, PLQY)。　　然而常见的手套箱空间大小，大约只有 1800 mm (L) × 750 mm (W) x 900 mm (H)，如果已经摆放了旋转涂布机以及一些其他必要的设备之后，剩余的空间就显然不足以再摆放一台大型的测试设备。Enlitech 的 LQ-100X-PL 以紧凑的设计，尺寸大小 502.4mm(L) x 322.5mm(W) x 352mm(H)，搭配 4 吋外径 PTFE 材质的积分球，并且整合 NIST 追溯的校准，让手套箱整合 PL 与 PLQY 成为可能。图八：Enlithch 的 LQ-100X 设备放入手套箱的实际拍摄照片。LQ-100X 采用紧凑的设计，并且也考虑了操作人员在手套箱内操作的方便性，以最有效率地利用手套箱内窄小的活动空间。图九：手套箱空间规划配置实拍。照片中的手套箱为基本的两只手套配置 (前面板暂时拆除)，手套箱空间内为 Enlithch 的 LQ-100X-PL 的配置，包含积分球与激发光源，所占用的面积仅有大约手套箱的一半，左边的空间还可以依照其他测试需求摆放其他设备。图左边为 Enlithch 的太阳光模拟器量测载台，太阳光模拟器安装于手套箱下面，由下往上打光照进手套箱内。图十：他牌的PLQY量测设备。他牌的PLQY量测设备都需要占用比较大的摆放空间，所以无法放入手套箱中使用。(图片撷取自网络)　　另外如前面描述的，由于许多发光材料的制程多在手套箱内进行，许多材料表征技术的测试，需要尽可能在制作完成的当下就直接进行量测，例如原位时间 PL 光谱解析。 Enlitech 的 LQ-100X-PL 利用先进的仪表控制程序，可以进行原位时间 PL 光谱解析，并且可产生 2D 与 3D 图表，用户可以更快地表征材料在原位时间的变化。图十一：原位时间 PL 光谱解析。LQ-100X-PL 可提供随着时间记录光谱的量测功能，提供不同方式的呈现结果：(A) 左上: 3D 光谱变化图, (B) 右上: 2D 光谱叠图, (C) 左下, 所有时间的光谱数据, (D) 右下: 2D 强度渐层图。　　Enlitech 的 LQ-100X-PL 系统光学设计可容易的做红外扩展，波长由 1000 nm 至 1700 nm。粉末、溶液、薄膜样品都可兼容测试。PLQY 应用与实际案例图十二：PLQY 应用与实际案例 1。本篇论文使用一种介质退火技术 (LMA) 来调控整片混合钙钛矿薄膜晶体的成长，提升了钙钛矿太阳能电池 (PSC) 功率输出的稳定性。下图为使用 LMA 技术的薄膜与使用参考技术的薄膜其 PLQY 量测结果，可以看出使用 LMA 技术的制程，相较于参考制程所量测到的 PLQY 要来的高。图十三：PLQY 应用与实际案例 2。本篇论文研究碱金属离子对于对 Quasi-2D (Q-2D) 钙钛矿的成核和生长的影响，研究结果证实了一种新的方法优化 Q-2D 钙钛矿 LED 的性能。下图为 Q-2D 钙钛矿添加的 KBr 浓度越高，量测的 PLQY 也越高，此现象与 LED 组件的发光强度成正相关。图十四：PLQY 应用与实际案例 3。本篇论文使用乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (ETPTA) 作为溶解在反溶剂中的功能性添加剂引入在甩胶制程 (spinning process) 中钝化表面 (passivate surface) 和体缺陷 (bulk defects)。ETPTA 可以通过钝化有效地降低电荷俘获状态抑制缺陷，减少了非辐射复合损耗并提升发光效率。下图为有无添加 ETPTA 所量测到的 PLQY 比较，有 ETPTA 组别具有较高的 PLQY，也相对具有较高的发光效率。

光焱科技与上海胜焱电子科技，致力于提供符合国际认证标准之量测解决方案，及即时响应之在地客服专业团队。5月24日至26日每日08:30~17:30光焱科技将在 上海新国际博览中心-展馆为E10，展位号:358 为您服务。欢迎您亲自莅临展场了解适合您精准量测的解决方案。展览重点领域及资讯A. 太阳能光伏 : 生产设备、电池、相关零部件、原材料、应用产品、工程及系统.等    贴心提醒: 光焱科技/上海胜焱电子科技 位于E10展馆第358号B. 太阳能与绿色建筑 : 太阳能热利用、光伏、光热发电、制冷系统及设备.等C. 国际储能技术与智能电网 : 储能技术、设备及材料、EPC工程、智能计量与用电管理.等D. 国际新能源汽车及充电桩 : 新能源汽车、关键零部件.等免费参观登录连結抢先了解相关精准量测的关键符合国际标准IEC 60904-9叠层太阳能电池精准效率量测解决方案 SS-PST100R输出光谱由300-1700nm均可符合AM1.5G光谱要求其平均光谱失配≤ 6%

Nature: 硅光子光电侦测器将深远改变我们生活！　　2021年6月Nature 发表了一篇评论论文 “Silicon/2D-material photodetectors: from near-infrared to mid-infrared”探讨近红外到远红外的硅/二维材料光电探测器。在未来可能会深远的改变我们的生活～　　二维材料（2DMs）因其灵活集成和超宽工作波长范围的优势而被广泛用于构建光电探测器（PDs）。具体而言，因为硅微电子和硅光子学已成功开发用于许多应用，硅上的 2DM PD 已经引起了很多关注。2DM PD 满足了硅光子学对低成本、高性能和宽带光电检测的迫切需求。在这篇论文中，回顾了在近红外到中红外波段工作的 Si/2DM PD 的最新进展，特别是在从 1.31/1.55 μm 的 NIR 波段到 2-6 μm 的 MIR 波段的窗口中工作，这对硅光子学非常有吸引力，这对许多应用都很有吸引力，并且已经取得很大的进展，包括~100 GHz高带宽MGM PD、超高灵敏度基于PG效应的PD以及具有平衡带宽和灵敏度的2DM-异质结构PD。还展示了几种基于 Si/2DM PD 和数组的代表性晶圆级图像传感器。然而，在晶圆级实现整体高性能的 PD 仍然非常具有挑战性。　　Summary of the working mechanisms of 2DM PDs　　Performance summary for the waveguide-integrated Si/2DM PDs　　Surface-illuminated Si/2DM PDs with heterostructure configurations推荐仪器

从ADAS应用到关键组件 – SPAD扮演的重要角色ADAS的种类与主要组成　　什么是ADAS？从字面来看，ADAS就是Advanced Driver Assistance Systems的缩写，翻译成中文，就是先进驾驶辅助系统。既然ADAS是『辅助系统』，自然可知它与『自动驾驶』存有程度上的差异。但若换一个角度来看，ADAS系统的发展却也是我们迈向自动驾驶终极目标的必经之路。    从功能面来看，现今ADAS主要包括了：自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control, ACC)：此功能是在传统定速巡航的基础上，采用雷达/光达探测前方车辆与本车的相对距离和相对速度，主动控制本车行驶速度，以达到自动跟车巡航的目的。根据前方是否有车辆，系统可以在定速巡航和跟车巡航之间自动切换。车载导航系统(Car Navigation System)：透过接收GPS (Global Positioning System)与TMC (Traffic Message Channel)的讯号，再加上安装在汽车上的地磁式方向传感器、陀螺传感器、车速传感器等用来测定汽车的行动轨迹，经过ECU运算，即能确认车辆在地球上的位置。车道偏离警示系统(Lane Departure Warning System, LDWS)：利用安装在前挡风玻璃上之摄影机，测量车辆前方的道路标线，并实时计算车辆与车道线的相对距离、道路斜率与曲率等参数，当驾驶者不经意偏离车道时，适时给予警讯，让驾驶者实时修正车辆行驶方向，甚至会主动尝试将车辆导回到原本的车道上，降低车祸发生的机率。盲点侦测系统(Blind Spot Detection)：典型的盲点侦测系统使用安装在汽车两侧的电子侦测装置(通常在左右后照镜周围或是后保险杆周围)，透过电磁波/雷达波/超音波来感应，或是用摄影机拍摄画面。当其中一个传感器侦测到盲点区内有物体时，会透过灯光﹅声音或屏幕影像警告驾驶，避免贸然变换车道，造成事故。前车防撞警示系统(Front Collision Avoidance System, FCWS)：以镜头结合雷达侦测并利用特殊算法计算即将与前车碰撞的时间，若系统判断车距过近，本车与前方车辆未保持适当安全距离，与即将有碰撞风险时，系统透过警示灯闪烁，并发出警报音提醒驾驶人减速，以减少追撞意外对乘员的伤害。行人侦测系统(Pedestrian Detection)：以立体摄影机结合雷达侦测前方区块，掌握前方行人及其运动模式。当可能有碰撞风险时，系统会发出警示符号与警告音提醒驾驶人因应。若未能实时反应，更先进的系统将启动煞车辅助。甚至，若系统判断煞车过急，系统更将发出指令，束紧车内安全带、立直椅背以减低冲撞伤害。　　此外，包括：紧急煞车系统﹅头灯自动启闭系统﹅自动停车辅助系统﹅夜视系统﹅侧风稳定系统﹅驾驶疲劳侦测系统…等，也都属于ADAS的范畴，在此不再一一赘述。　　从系统架构面来看，ADAS主要由三大模块组成：传感器﹅处理器与制动器。传感器(Sensor)：用以侦测各种外界的讯号，如：超音波(Ultrasound)、雷达(Radar)、光达(LiDAR)﹅摄影机(Camera)等等，主要用于侦测距离的远近。其功能与应用可由图1一目了然。图1 因应ADAS不同的功能需求而采用的感测技术总览处理器(Processor)：处理接收进来的讯号，在汽车里称为「电子控制单元 (Electronic Control Unit, ECU)」，做出适当的分类与处理，再向致动器输出控制讯号。常见如：微处理器(MPU)、数字信号处理器 (DSP)。致动器(Actuator)：控制各种致动的装置，依照处理器传送过来的控制讯号，让相关的装置完成运作。如：启动自动煞车使汽车停止前进、启动屏幕显示警告讯息、启动蜂鸣器发出警示音等。LiDAR的用途与相关技术　　LiDAR的英文全名为Light Detection And Ranging，中文称为『光达』或『激光雷达』。可应用于先进驾驶辅助系统(ADAS)的自适应巡航控制系统﹅紧急煞车系统﹅行人侦测系统与前车防撞警示系统等，其主要功能为精准测距。　　光达基本是由雷射光源、光传感器和成像机构等3部分组成。雷射光源一般采用半导体雷射；光传感器一般是用光电二极管(Photodiode, PD)或雪崩光电二极管(Avalanche photodiode, APD)；成像机构则分为扫描式或非扫描式的成像机构。在车用光达常用的距离量测方法就是利用飞行时间(Time of Flight, ToF)技术。关于ToF技术，将在本文下一个章节加以说明。　　目前自驾车的发展，依据『是否采用LiDAR』的选择，分为两个门派：第一个派系是以特斯拉(Tesla)为首的阵营。此门派只以毫米波雷达与摄影机为主，不使用LiDAR。第二个门派则以Google为首。Google不只使用毫米波雷达与摄影机，更使用Velodyne H64E的光达，拍摄360度3D影像。　　Tesla阵营决定不使用LiDAR的原因是其成本太过昂贵。然而，从近十年两个阵营累计的实际案例来看：Tesla自驾车发生了一些严重车祸案例；而Google自驾车在经历了超过300万英哩的实际测试后，仅发生十余起的轻微擦撞事故。另外，从功能面来看，光达可以提供0.1度角分辨率，100公尺测距和5~10Hz的画面更新率。这让世界各地许多从事自驾车发展的团队，普遍有一个共识，那就是：依现今自驾技术水准，未使用LiDAR作为传感器的自驾车，达到Level 2~3的标准没有问题；但若要达到Level 4~5，亦即达到『高度自驾』甚至是『完全自驾』的程度，就非使用LiDAR不可。LiDAR对于自动驾驶的发展如此重要，这也促使产品必须朝向更低成本﹅更耐用与更安全的方向发展，具体项目如下：发展全固态LiDAR：当一个带有旋转扫描机构与驱动马达的模块，装置在需耐受天候并时常遭遇到震动与惯性变化的车辆时，此模块的耐用程度就会遭受到极大的挑战。所以将整个模块全固态化，免除旋转扫描机构与驱动马达，就能有效提升LiDAR的耐用度。采用单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode, SPAD)作为传感器：当单光子雪崩二极管传感器偏压超过崩溃区，其光子产生的电子受到高电场加速撞击，又产生许多电子，这些撞击产生电子又受到电场加速，又撞击产生更多的电子，这样的连锁雪崩效应所产生的电子增益非常大，所以只要有单光子就可以引发超过阈值(threshold)的电子讯号。SPAD造就了新款LiDAR对光线感知非常敏感的优点，也让LiDAR模块可以采用较低功率 & 较低成本的雷射光源。改用更长波长的雷射光源：基于成本与功率考虑，目前多数LiDAR使用的雷射光源是905 nm雷射，但是905 nm波段不在人眼安全的波段范围内。一般人眼安全的波段是指大于1400 nm的波段，因为在可见光与波长小于1400 nm的红外光会聚焦在视网膜，容易对视网膜造成永久伤害。改用1400 nm以上的雷射作为光源，对人身健康安全才更有保障。将LiDAR的发射器﹅接收器与扫描透过半导体制程整合到芯片上：将雷射与传感器一起长在芯片上，将可大幅度缩小体积﹅减轻重量，并符合LiDAR模块全固态化的要求。除此之外，芯片化的设计使其扫描速度比机械式扫描快了千倍以上，并能大幅降低成本，有效提升产品的性价比。iToF 与 dToF 的差别　　ToF是Time of Flight的缩写，也就是飞行时间。当我们得知光的飞行时间，将光速乘以飞行时间就可以计算出距离。例如：光飞行一年的距离称为一光年。　　将ToF技术细分，可分为两种：(1) iToF (Indirect Time of Flight)间接飞行时间技术；(2) dToF (Direct Time of Flight)直接飞行时间技术。欲实现这两种技术都需要有发射端与接收端，其差别主要在于计算距离的公式不同。　　iToF技术的发射端使用的是调制光，具备特定的周期与振幅。当这个特定调制的入射光从物体表面反射回来，接收器就会接收到相同周期的反射光，但这入射光与反射光两者之间存在着一个相位的延迟。当我们测得此相位差延迟了几个周期，就能透过下列公式计算出距离。dToF的光源一般采用脉冲光(Pulsed Light)，脉冲光指的是在一个极短时间内发出的光束，dToF的传感器在脉冲光发射出去的时候记录当下的时间，并与接收到反射光的时间计算出时间差(∆t)，然后直接将时间差乘上光速除以2就计算出了物体与车子之间的距离。　　那么，iToF与dToF各有什么优缺点呢？我们可以从下表的详细比较得知。不过，在此先下个小结论：短期而言，iToF技术挟着CMOS成本优势，应可占有一定的市场份额。但随着SPAD制程技术的持续演进，预期dToF技术的成本将可获得大幅改善。届时dToF技术在侦测距离的优势，将会占据更多市场份额与产品应用。什么是SPAD？　　SPAD就是单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode)的缩写，称为单光子累崩二极管，是一种半导体光侦测器。当我们在SPAD两端施加更高的反向偏置电压(硅材料通常为100-200 V)，此时光子进入硅材料后，利用电离碰撞(雪崩击穿)的效应，可以获得大约100倍的内部电流增益，进而引发连锁倍增效应。这时候的电流就会非常大，能够很轻易的被电路侦测到。在制程上，透过掺杂技术的不同，可以让SPAD允许施加更高的电压而不会被击穿，从而获得更大的增益。一般来说，反向电压越高，增益越大。  图2 单光子雪崩二极管倍增效应示意图　　SPAD主要用于光达(LiDAR)和长距离光纤通信，此外，也开始被用于正电子断层摄影和粒子物理等领域。SPAD数组也已被商业化，比较知名的制造商包括：索尼(SONY)﹅意法半导体(STMicroelectronics)与安森美(ON Semiconductor)…等。

    根据中国汽车工业协会预测中国新能源汽车2023年总销量为900万辆，同比增加35%，渗透率也来到35%，市占率已连续8年全球第一，当中长期关注中国新能源车发展的小伙伴们，对于「蔚小理」一词肯定不陌生，分别代表中国电动车第一梯队三大厂「蔚来」、「小鹏」、「理想」，此三大厂在面对特斯拉挟带FSD自动驾驶的锋芒竞争之下，三大厂也分别发展各家自动驾驶的领域，   例如小鹏的XNGP、蔚来的NAD、理想的NOA，甚至连华为都有自己的ADS，而其中2014年总部位于广东的小鹏汽车(英语：XPeng Motors，NYSE：XPEV，港交所：9868）自今年(2023)3月31日起，下放XNGP第一阶段功能给旗下G9及P7i Max版车主，实现广州、深圳和上海开放城市NGP功能，   同时在全国范围内所有无高清地图的城市开放直行红绿灯识别起停、跨线绕行障碍能力，标榜领先同行一至两年之优势，让自动驾驶系统进入一个相当重要分水岭，也意味着L2级驾驶辅助的功能基本上已经成为标配，只待法律法规的完善，更高等级L3或L4级自动驾驶指日可待。猫腻藏在细节中，什么是X-NPG呢？       身为第一梯队「蔚小里」三巨头之一，为何小鹏汽车自动驾驶副总裁吴新宙赶在采访中表示他们能够领先同行一到两年的自动驾驶技术呢?跟今年3月底小鹏汽车搭载2颗RoboSense速腾聚创M系列激光雷达全新一代智能辅助驾驶系统XNPG的P7i车款横空出世有着密切关系。还记得去年小鹏汽车在G9发布会上预告将推出首全场景辅助驾驶系统X-NPG一事，自驾车领域像炸了锅般的热议。那么，什么是X-NPG呢？       提到X-NPG前，得先说说小鹏既有的高速NGP与城市NGP两个自动驾驶技术，NGP是Navigation Guided Pilot的简称，翻译为中文则是导航辅助驾驶的意思，也就是当用户在小鹏车辆的车机上设置终点并发起导航后，再向下拨杆两下激活功能，车辆则会自动按照导航路线前往目的地。这项技术受限于硬件与算力与即时性问题，须搭配高精度的高级驾驶辅助地图图资来辅助自动驾驶系统，也以因应不同场景的区分为高速NGP与城市NGP两种，高速NGP适用于高速路、城市快速路上，而城市NGP适用于城市主、支干道等复杂情境道路下运用，透过高速NGP与城市NGP两套技术，小鹏汽车已经相当不错的自动驾驶成效。       小鹏汽车先前采用的NGP系统需要搭配高精度的驾驶辅助地图才能发挥有效自动驾驶，但面对没有地图图资覆盖的区域，采用纯NGP系统的车辆就无法启用自动驾驶功能，或面临交通路况变化较为复杂的地区，纯城市NGP的自动驾驶系统，对于路况临场反应上能力上就较为欠缺，有数据显示，相比于高速NGP，城市NGP的代码量是6倍，感知模型数量是4倍，预测/规划/控制相关代码量则提升至88倍，显见其难度骤然倍增，况且城市NGP目前仅开放广州、上海等部分区域，宛如笼中自动驾驶。       然而面对特斯拉FDS无须图资配合的纯视觉辨识自动驾驶系统在此情况下的竞争优势，小鹏汽车于今年随着最新车款小鹏P7i上市，推出的全新一代自动驾驶X-NGP系统，将2颗升级搭载双Orin-X芯片的RoboSense速腾聚创M系列激光雷达整合入一体化的大灯内，克服以往NGP需要辅助地图的限制，达到即时LiDAR激光雷达识别效果，使自动驾驶技术可运用在没有辅助地图图资涵盖的地区，让小鹏汽车自动驾驶再也不是「笼中鹏鸟」，可以「自己」开出广州、深圳、上海等地，而且M系列激光雷达独具智能凝视功能，可以在高速、城区等更多复杂场景，动态切换扫描方式，改变扫描形态，帮助智能辅助驾驶系统自如应对密集车流、人车混行、异形路障等各种复杂场景，精准感知异形路障。在双M系列激光雷达等强大感知硬件的支持下，无论日夜，XNGP可以实现无高精地图环境中全场景智能辅助驾驶，覆盖日常通勤所需的所有动作，可精准判断车道位置、车距和道路障碍物，在城区可以完成通过十字路口、转向掉头、变道超车、绕行障碍、主动避让行人和非机动车等动作，而在高速、城区快速道路上，XNGP全场景智能辅助驾驶更是接近零接管。       小鹏汽车是中国首家在量产车型上搭载激光雷达的车企，其XPILOT 3.5系统配备了两颗激光雷达，分别为美国Velodyne公司的VLP-16和Livox公司的Horizon。这两款激光雷达都是16线的，但采用了不同的扫描方式，VLP-16是旋转式的，Horizon是固态的，通过融合两种激光雷达的数据，大幅提高了感知的精度和实用性。顺道一提的是，理想汽车也将激光雷达和Lidar Pilot功能作为标配。死背地图与理解路况之争:       如今自动驾驶技术发展宛如进入了一个十字路口，有人向左转有人向右转，海外的传统厂商比如BBA目前的路线是坚持开发并实现在ODD限定场景之下的L3级自动驾驶。例如早前奥迪A8L上发布的60km/h以下的L3，奔驰在德国和美国内华达州获取的了L3执照，并且奔驰的L3已经在量产车中搭载，许多知名供应商也走上了这条线路。　　而小鹏的XNGP以及理想汽车等多数新进的新能源车辆制造商等，则走上了另外一条道路，在更广阔的的地区范围推广最高级别的辅助驾驶，摆脱高精地图的鸟笼局限，在全局规划和局部规划之间找到最小集合，将自动驾驶技术推往L3甚至L4领域。      在OOD(全稱Operational Design Domain)條件下的限定场景自动驾驶与采用无须高精地图图资的厂商技术之争，宛如学生时代，背诵考古题应试与理解反映学习的两个流派之争，高精地图虽在特定范围内能发挥一定效果，但当前面临的鲜度、监管、成本等问题，短期内，高精地图很难实现全国城市道路的覆盖，比起采用无图资流派而言，更像是一种过渡时期的替代方案；然而采取无图资技术的自动驾驶技术，相当高比例仰赖高性能激光雷达的运用，搭载激光雷达的车辆仿佛拥有了实时产生高精度辅助地图之能力，更是自动驾驶在安全议题上，最底层、有效的一道防线，比起背诵地图，让车辆长出一双千里眼更为安全。激光雷达的未来\不可不知的SPAD   越来越多的车辆自动驾驶技术的生产商，为了朝向L5等级自动驾驶最终目的，走向以激光雷达作为解决方案，而小鹏汽车也在当中开了响亮的第一枪，这个早在你我手中的i-phone就已经实现的激光d-Tof技术市场将快速进入白热化，激光雷达当中关键模块SPAD单光子雪崩式二极体的开发，其性能与成本将是左右自动驾驶技术的关键，除前期就深耕已久的Sony、Canon等国际一线大厂外，随着激光雷达应用场日渐增多，不只仅仅自动驾驶技术领域、手机脸部扫描、连相机、扫地机器人、高尔夫球测距仪等等都加速采用激光雷达，也使得越来越多的厂商投入SPAD的开发，积极布局准备分食这块大饼。  然目前有关于SPAD开发过程中的效率量测，许多厂家仍是以自组量测设备与自架量测环境作为修正开发的依据，此举除耗时费力，增加研发人力的负担，更难以有客观标准结果作为厂商与客户双方沟通及验收依据，光焱科技将十年以上光学经验，依照欧洲机器视觉协会(EMVA)所订定之EMVA1288标准，打造出全球第一台可针对SPAD晶圆及晶片等级的专用量测设备SPD2200，除可量测全光谱光谱响应（SR, Spectral Responsivity）、全光谱量子效率（EQE, External Quantum Efficiency）、全光谱光子探测率（PDP, Photon Detection Probability）、暗计数DCR （Dark Count Rate）崩溃电压BDV （Break-Down Voltage），更针对SPAD的Jitter、Afterpulsing Probability、Diffusion tail、SNR特性进行分析，SPD2200整合了所有先进光学与电学系统，搭配光焱科技多年光感测器测试与分析的经验，提供完整与便利的软体控制介面与分析功能。 SPD2200可帮助您节省系统搭设的时间成本，并大幅减少测试结果不确定性以提升良率，加快产品的开发周期，提升产品的竞争力。SPD2200_新型单光子侦测器特性分析设备

「将爱送出去！」光焱科技 携手 台积电慈善基金会 捐赠屋顶光伏发电系统光焱科技股份有限公司与台积电慈善基金会合作，向一社福机构-启智学园捐赠一套屋顶光伏组件发电系统，每月售电收益全数做为此学园运营费用补贴。日前，台积电慈善基金会向光焱科技颁发了感谢状证书，肯定了光焱科技在热心公益事业、履行社会责任等方面做出的贡献。未来，公司努力发展的同时，也将持续投身社会公益活动，承担更多企业社会角色责任和义务，不断彰显企业「将爱送出去」的价值取向。台积电慈善基金会介绍为了更进一步整合公司资源与同仁自发性的志工服务，发挥更具体的社会影响力，台积公司于2018年6月14日正式成立台积电慈善基金会，由张淑芬女士担任董事长，根据台积电企业社会责任政策与联合国永续发展目标的使命，定义出慈善基金会的四大主轴: 照护独老、推广孝道、关怀弱势、保育环境，为创建美好社会而努力。光焱科技股份有限公司介绍光焱科技股份有限公司专注于太阳光模拟器与量子效率测量技术，从事光学分析仪器的研发、规模化生产并提供全方位解决方案及服务，在太阳能电池、钙钛矿电池、新型材料研究等领域的研发上取得多项重大突破及优越成果。中科院、国家纳米科学中心、北京大学、劳伦斯伯克利国家实验室、德国埃尔朗根-纽伦堡大学、印度理工学院等国际一流的科研单位皆为光焱科技长期合作客户。